Aimplas participa en dos proyectos destinados a reducir el peso de los aviones

El sector del transporte tiene en la reducción del consumo de combustible y de las emisiones de CO₂ al medio ambiente uno de sus principales retos y también una de las líneas centrales de investigación de sus centros tecnológicos y departamentos de I+D de sus empresas. La reducción de peso es clave en este aspecto y por eso, en el caso del sector aeronáutico, algunos fabricantes de aviones ya han elevado el porcentaje de composites presente en sus aeronaves a más del 50%. Hasta ahora, ya era muy frecuente encontrar este tipo de materiales en los interiores de las aeronaves tanto en paneles como en otras piezas. Aún así, su presencia sigue en aumento en partes clave como los asientos, en los que algunos proveedores han logrado ya reducir un 30% su peso gracias a la incorporación de estos materiales. Pero sin duda lo más destacable es que en la fabricación del fuselaje también se están empleando cada vez más los composites, principalmente la fibra de carbono y otros sustitutos de metales más pesados.

Actualmente los materiales que encuentran mayor desarrollo en el sector aeronáutico son los formados a partir de una combinación de matriz polimérica (en concreto un resina tipo epoxi) y un refuerzo formado en base a la disposición en el plano de fibras de carbono. Estos materiales compuestos, o de altas prestaciones, presentan una gran heterogeneidad en sus aplicaciones finales derivada de la posibilidad de utilizar materias primas de diferente composición y naturaleza.

Entre las principales ventajas que presentan los plásticos reforzados frente a otros materiales convencionales destaca su baja inflamabilidad, el bajo coste de producción, un menor peso y mayor resistencia respecto a metales como el aluminio, lo que permite conseguir ahorros operativos a las compañías a través de un menor consumo de combustible pero también gracias a un menor número de operaciones de mantenimiento. Además, el plástico permite una mejor presurización de la cabina, lo que deriva en mayores niveles de humedad en cabina y una mayor sensación de confort para el pasajero.

La incorporación de biocomposites es otra gran tendencia en el sector al igual que en muchas otras aplicaciones del plástico. En esta línea, Aimplas ha completado el desarrollo de un nuevo biomaterial elaborado a partir de fuentes renovables y reforzado con fibra de lino. Gracias al proyecto europeo Cayley se ha obtenido una nueva generación de paneles ecológicos resistentes al fuego para su incorporación en la fabricación de aviones. Para ello se ha desarrollado un innovador material que ofrece numerosas ventajas frente los que se venían empleando hasta ahora, principalmente la fibra de vidrio. Concretamente, el nuevo material es un 60% más ligero que ésta, y los paneles resultantes presentan un coste de producción más ajustado, ya que se ha logrado reducir el número de procesos necesarios para su fabricación y el consumo energético se reduce entre un 50 y un 70% respecto a los existentes en el mercado al comienzo del proyecto.

El nuevo material también resulta más fácil de reciclar que los convencionales, y gracias a él se espera reducir en más de 100 toneladas anuales los residuos que genera la industria aeronáutica. Además, algunos de los componentes de los paneles resultantes son también biodegradables. Al mismo tiempo, también es más respetuoso con la salud de los trabajadores, de forma que permite reducir en más de 90 toneladas al año el uso de sustancias peligrosas.

Para los investigadores de este proyecto el principal reto ha sido conseguir un material que mantenga las mismas propiedades físicas y mecánicas que los procedentes del petróleo, teniendo en cuenta los altos requerimientos que exigen las piezas en un sector como la aeronáutica.

La máxima en aeronáutica es emplear materiales que cumplan simultáneamente las exigencias de altas prestaciones mecánicas y de bajo peso para obtener ahorros energéticos. Entre los compuestos nanotecnológicos, uno de los de mayor popularidad son los nanotubos de carbono. Se trata de materiales que presentan una resistencia y una rigidez muy superior a la de otros, lo que los hace ideales para la ingeniería aeronáutica. Aunque realmente las propuestas nanotecnológicas para implementar en el medio o largo plazo son muchas más y muy superiores a las que se aplican hoy en día en los aviones comerciales.

En el caso de los recubrimientos, las innovaciones van más allá de la protección de la corrosión y ya se trabaja en la aplicación de retardadores de fuego o para incrementar la resistencia a elevadas temperaturas. Además, Aimplas ha comenzado el desarrollo de un nuevo material de recubrimiento antiadherente para aviones que evitaría que el hielo y la nieve se adhirieran a la superficie, mejorando la seguridad y abaratando costes a las compañías aéreas al permitir prescindir de los sistemas antihielo.

En la línea de reducción de peso de las aeronaves, los nanomateriales pueden contribuir de otras maneras a lograr este fin. Por ejemplo, dotando al plástico de propiedades de conductividad eléctrica, de manera que se podrían aplicar en sustitución de elementos y cables conductores del avión habitualmente fabricados con metales como cobre o de aluminio, y también en las pantallas de televisión de las aeronaves.

Desde los centros tecnológicos que trabajan para el sector del transporte, la nanotecnología se contempla también como una oportunidad para desarrollar nuevos detectores, sensores y otros elementos electrónicos que servirían para optimizar el vuelo de la aeronave así como para aumentar la seguridad en vuelo.

Otra línea de investigación en el sector aeronáutico es la que se lleva a cabo para optimizar los procesos de producción. El objetivo es reducir los tiempos de fabricación y los costes mientras se consigue mayor homogeneidad en las piezas. En este sentido, una incipiente tecnología para mejorar los procesos de fabricación en el sector es la tecnología microondas, como la que se emplea en el proyecto Wavecom en el que participa Aimplas. El resultado ha sido un nuevo sistema de fabricación de piezas de plástico reforzado con fibra de carbono que resulta más ecológica y económica que la actual. Esta novedosa tecnología de microondas sustituye a la tradicional fabricación en autoclave, de forma que se ha conseguido reducir a la mitad el tiempo de fabricación y hasta un 70% el consumo de energía. Además, este proyecto evita también un 80% de las emisiones de compuestos orgánicos volátiles que hasta ahora se producían durante la producción de las piezas.

En este desarrollo se han llevado a cabo comparaciones entre el curado convencional y el curado mediante microondas de materiales compuestos susceptibles de ser utilizados en el sector aeronáutico. Esto ha permitido contrastar ambas técnicas en términos de curado y propiedades finales. Se trata de diferentes innovaciones y ejemplos de que la I+D abre nuevos caminos a la industria aérea. Innovadoras tecnologías y materiales de los que se ha calculado que se podrían beneficiar más de 2.400 empresas en todo el mundo destinadas a la fabricación de aeronaves.