Materiales compuestos de polímeros en la industria aeroespacial pdf
ResumenHoy en día se utilizan principalmente materiales artificiales, como las fibras de carbono y de vidrio, para fabricar piezas compuestas en la aviación. Los materiales renovables, como las fibras naturales o los sistemas de resina de origen biológico, aún no han llegado a la aviación. El proyecto ECO-COMPASS pretende evaluar las posibles aplicaciones de los materiales compuestos mejorados ecológicamente en el sector de la aviación en una colaboración internacional de socios chinos y europeos. Se utilizarán fibras naturales como el lino y el ramio para diferentes tipos de refuerzos y núcleos de sándwich. Además, se están investigando las resinas epoxi de base biológica para sustituir a las resinas epoxi de base bisfenol-A en las estructuras secundarias. Se necesitan tecnologías de protección de materiales adaptadas para reducir la influencia medioambiental y mejorar la resistencia al fuego para cumplir los exigentes requisitos de seguridad en la aviación. La modelización y simulación de los eco-composites elegidos tiene como objetivo optimizar el uso de los materiales, mientras que la evaluación del ciclo de vida pretende demostrar las ventajas ecológicas en comparación con los materiales sintéticos de última generación. En este artículo, se presentará el estado de los materiales ecocompuestos seleccionados con una perspectiva de aplicación potencial en estructuras interiores y secundarias.
Polieteretercetona
Hace cuarenta años, el aluminio dominaba la industria aeroespacial. Al ser el nuevo chico del barrio, se consideraba ligero, barato y de última generación. De hecho, hasta el 70% de un avión estaba hecho de aluminio. También se utilizaban otros materiales nuevos, como los compuestos y las aleaciones, incluidos el titanio, el grafito y la fibra de vidrio, pero sólo en cantidades muy pequeñas: un 3% aquí y un 7% allá. El aluminio, fácilmente disponible, se utilizaba en todas partes, desde el fuselaje hasta los principales componentes del motor.
Los tiempos han cambiado. Un avión típico construido hoy en día tiene tan sólo un 20% de aluminio puro. La mayor parte del material estructural no crítico -paneles e interiores estéticos- consiste ahora en polímeros reforzados con fibra de carbono (CFRP) y materiales de nido de abeja, incluso más ligeros. Mientras tanto, en las piezas del motor y los componentes críticos, se busca simultáneamente un menor peso y una mayor resistencia a la temperatura para mejorar la eficiencia del combustible, lo que hace que se incorporen a la mezcla de materiales aeroespaciales metales nuevos o que antes eran impracticables.
Compuestos de matriz polimérica
1MBKurzfassungLos polímeros reforzados con fibra de carbono (CFRP) se utilizan con frecuencia en la industria aeroespacial. Sin embargo, la huella de carbono de la fabricación y el coste directo son obstáculos en el camino de la adopción de CFRP en más estructuras aeroespaciales. Por lo tanto, en este artículo se demuestra el desarrollo de un modelo combinado de evaluación ecológica y económica para la fabricación de CFRP. Este modelo ilumina los desarrollos adecuados para los responsables de la toma de decisiones.
En este trabajo, se desarrolla el modelo de evaluación de la ecoeficiencia (EEAM) basado en la evaluación del ciclo de vida (ACV) y el análisis de costes del ciclo de vida (ACV). El EEAM es una herramienta de apoyo a la toma de decisiones ascendente basada en la actividad para el proceso de fabricación de polímeros reforzados con fibra (FRP). Este artículo analiza un estudio de caso sobre la fabricación de costillas de ala de CFRP para un avión comercial moderno como parte del proyecto LOCOMACHS.
Los resultados ecológicos de la EEAM concluyen que la huella de carbono de la fabricación de costillas de ala de CFRP termoestable mediante la técnica de inyección en línea simple (SLI) en autoclave es de unos 109 kg de CO2 equivalente por cada kg de CFRP. Además, el material de fibra es el principal contribuyente en esta huella de carbono. Por otro lado, la evaluación económica muestra que el nervio estudiado tiene un coste directo de fabricación de unos 584 €/kg. En estos resultados, el trabajo de la mano de obra domina el coste directo con un 49%, mientras que la fibra y la matriz compensan alrededor del 35%.
Ptfe
Cantor et al. estudiaron los diferentes materiales utilizados en los CNT, siendo la mayor tolerancia a la presión las cadenas retorcidas de CdCl2, junto con las cadenas de KI que adornan toda la superficie de los átomos. La figura 1 muestra la estructura amurallada del CNT con una cadena de cristal de KI debido a la posición de los átomos, y se utilizó en paneles de automóviles que sufren variaciones de presión [3].
Mallick y Zhou [4] investigaron el comportamiento a la fatiga del nanocompuesto de poliamida-6 (PA6) y del nanocompuesto de polipropileno (PP); la relación tensión-deformación mostraba una relación no lineal por debajo de la tensión de fluencia. Debido a las nanopartículas aglomeradas, el nanocompuesto de PP mostró una mayor relación entre el límite elástico máximo y la resistencia a la fatiga. Se discutió la utilización de nanocompuestos de óxido de zinc con alcohol polivinílico (PVA).
Con el crecimiento de los materiales de interfase, Laurenzi et al. destacaron la necesidad de un rápido desarrollo en materiales protegidos contra las radiaciones espaciales [97]. Desplazó la conductividad eléctrica con el aumento de la cristalinidad del 0,5 al 1,0% para la fase GN. El crecimiento de la futura exploración espacial se vio favorecido por tecnologías sostenibles como la energía solar [109]. La figura 4 muestra los concentradores solares luminiscentes con tecnología de nanocompuestos, que sirven de recubrimiento para absorber los rayos solares y convertirlos en energía [101].