El Instituto NIAR confía en KraussMaffei para convertir un avión de pasajeros en uno de carga
Cuando dos especialistas cooperan, la conversión de aviones de pasajeros en aviones de carga puede ser mucho más eficiente. El National Institute for Aviation Research (NIAR) de la Universidad Estatal de Wichita, en Estados Unidos, es famoso por investigar cómo las modernas tecnologías de materiales compuestos pueden utilizarse de forma segura y eficiente en la aviación. KraussMaffei añade su experiencia en la producción a alta velocidad, adquirida gracias a su apoyo a las necesidades de la industria automovilística impulsada por la eficiencia. El resultado es un ejemplo de éxito para la sustitución del metal por termoplásticos mediante la tecnología FiberForm. Incluso existe una palabra propia para este proceso: ‘preighter’.
Creada durante la crisis del coronavirus, cuando apenas viajaba gente, se refiere a un avión de pasajeros utilizado (temporalmente) como avión de carga. Y la solución permanente también es habitual: las viejas aeronaves que ya no ofrecen las últimas comodidades siguen haciendo un buen negocio como aviones de carga. La demanda es alta, ya que el precio de compra es sólo una fracción del de los aviones nuevos.
La ligereza de los termoplásticos con FiberForm ahorra un valioso tiempo de ciclo
Entre otras muchas tareas, las conversiones de pasaje a carga requieren sustituir los tapones acrílicos de las ventanillas por alternativas metálicas para facilitar el mantenimiento. Esta solución metálica, costosa y lenta, puede optimizarse aún más con los modernos compuestos termoplásticos reforzados con fibra, que ofrecen la misma estabilidad a un coste menor, con menos peso y en una fracción del tiempo que llevaría mecanizar la pieza metálica.
NIAR y KraussMaffei han combinado sus conocimientos para el desarrollo de una solución ligera utilizando la tecnología FiberForm. Con FiberForm, se inserta en la herramienta una lámina termoplástica reforzada con fibra totalmente consolidada, conocida como organosheet, que se forma y sobremoldea con un polímero termoplástico.
En el caso de los tapones de ventana, se realiza en una GXW 450-2000/1400 con platina giratoria. El tapón de ventana se diseñó con la geometría ovalada del original con las modificaciones de diseño apropiadas, por ejemplo, añadiendo nervaduras para endurecerlo y que resista las cargas de presión. Para conseguir las propiedades mecánicas deseadas, el equipo del Dr. Waruna Seneviratne (NIAR) y Eugen Schubert (KraussMaffei) utilizó plásticos de alto rendimiento LM-PAEK reforzados con fibras de carbono AS4 para la lámina orgánica de 16 capas y PEEK relleno con un 30% de fibra cortada para el sobremoldeo de las costillas.
Un 20% más ligero que su homólogo metálico
El corto tiempo de ciclo es una de las principales ventajas del moldeo por inyección rápida en comparación con el mecanizado de metal: en una hora pueden fabricarse 40 cierres de ventana. Además, los termoplásticos utilizados para FiberForm ofrecen la posibilidad de soldar los componentes, tienen una gran resistencia al impacto, son resistentes a las altas temperaturas y a las influencias químicas y ambientales, y también son ignífugos.
En comparación con su homólogo metálico (590 gramos), la versión sobremoldeada de composite del tapón de ventana pesa un 20% menos. El equipo ya está trabajando en la optimización de la estructura para hacerla un 40% más ligera que la metálica. El siguiente paso del programa NIAR es someter el tapón de ventanilla a más pruebas funcionales necesarias para su certificación —por ejemplo, de durabilidad—, de modo que esté listo para la producción en serie.
Transferencia con éxito de la automoción a la aviación
El Laboratorio de Tecnologías Avanzadas para Sistemas Aeroespaciales (ATLAS) del NIAR investiga cuestiones como éstas y, al mismo tiempo, forma a los especialistas del mañana. En total, unos 1.600 empleados trabajan en seis sedes del NIAR, con un volumen total anual de proyectos de I+D de más de 300 millones de dólares.
De izq. a dcha.: Nolan Strall, presidente de Krauss-Maffei Corporation; Waruna Seneviratne, director de NIAR ATLAS; y Eugen Schubert, director de Ventas y Aplicaciones de Krauss-Maffei Corporation. Foto: KraussMaffei.
NIAR y KraussMaffei llevan dos años colaborando con éxito, y Waruna Seneviratne, director de NIAR ATLAS, señala: “KraussMaffei no sólo ha instalado una máquina con múltiples capacidades, sino que también nos ha ayudado activamente in situ con el desarrollo del proceso. Además, nuestros estudiantes adquieren una enorme experiencia práctica e interactúan con la cadena de suministro para varias de las nuevas funciones que hemos introducido en los últimos años. Nuestro objetivo es transferir los procesos eficientes como FiberForm de la producción de automoción a la aviación”.
Primer puesto en los premios SAMPE Technical Paper
Waruna Seneviratne y Eugen Schubert han publicado recientemente un artículo técnico sobre este proyecto. El artículo, titulado ‘Ultra-High-Rate Manufacturing of Thermoplastic Window Plug Using Hybrid Overmolding’, ha obtenido el primer puesto en los premios a artículos técnicos destacados de SAMPE 2024.
