El diseño aeroespacial impulsa el desarrollo de materiales avanzados en la fabricación aditiva

A medida que la industria aeroespacial continúa su recuperación, los diseños de aeronaves de nueva generación siguen avanzando con mayores expectativas que nunca. Las nuevas aeronaves deberían ser más ligeras, más rápidas, más seguras, más resistentes y, por supuesto, más rentables que las que reemplazan. Las macrotendencias en la industria de la aviación impulsan avances tecnológicos en los componentes más pequeños de las aeronaves.

Los vehículos aeroespaciales requieren que cada componente esté optimizado en cuanto a peso, rendimiento y funcionalidad. La fabricación aditiva, o impresión 3D, ha cobrado relevancia en las dos primeras áreas. Al desvincular la complejidad del coste de fabricación, se pueden diseñar piezas complejas para reducir el peso sin sacrificar el rendimiento, algo que los métodos de fabricación tradicionales no pueden igualar. Las piezas fabricadas aditivamente han demostrado su rendimiento y se utilizan cada vez más en plataformas aeroespaciales, incluida la nave espacial CST-100 de Boeing. Pero ¿qué papel desempeña la fabricación aditiva en la creación de soluciones para piezas multifuncionales? ¿Qué se puede exigir a un simple soporte o panel cerrado, además del rendimiento mecánico y ambiental de los materiales existentes? ¿Podemos fabricar piezas multifuncionales?

Hexcel ha unido a sus equipos de Fabricación Aditiva HexAM® y Control de Interferencias de Radiofrecuencia para investigar componentes impresos en 3D versátiles que cumplan con los requisitos de la industria aeroespacial. El resultado de esta colaboración es HexPEKK® EM, que mejora las propiedades electromagnéticas de la probada tecnología HexAM®. Como el miembro más reciente de la cartera de materiales HexPEKK®, HexPEKK® EM permite fabricar aditivamente piezas de producción versátiles que cumplen con los requisitos de rendimiento mecánico y electromagnético.

Los sistemas electrónicos complejos en las industrias aeroespacial y de defensa siguen mejorando su rendimiento y capacidades, operando en más rangos de frecuencia que nunca. Si bien un mayor rendimiento beneficia a la aeronave en su conjunto, la interferencia electromagnética (EMI) se ha convertido en una preocupación creciente. La EMI puede provenir tanto de fuentes internas como externas, y los componentes electrónicos pueden causar una cantidad significativa de interferencias no deseadas dentro de una aeronave. La EMI supone un riesgo para la eficacia de los sistemas electrónicos, lo que puede provocar diversos grados de mal funcionamiento o fallos. A medida que aumentan las normativas de cumplimiento y seguridad, la mitigación de la EMI debe considerarse durante el diseño. HexPEKK® EM mejora el rendimiento EMI de los materiales HexPEKK® existentes. Las carcasas, soportes y paneles adyacentes a los sistemas electrónicos fabricados con HexPEKK® EM pueden ser un medio para ayudar a mitigar la EMI, aprovechando al mismo tiempo la libertad de diseño y el ahorro de peso que promueve la fabricación aditiva.

La gestión de la acumulación de electricidad estática es un factor importante para las estructuras primarias y secundarias en aplicaciones aeronáuticas. Los materiales de baja resistividad son necesarios en los componentes de aeronaves debido a la acumulación de electricidad estática en las operaciones normales de vuelo. La conexión a tierra es esencial en áreas sensibles de equipos eléctricos. Cuando la electricidad estática se acumula y se descarga, puede generar una descarga eléctrica al transmitirse la corriente, lo cual puede ser peligroso para la aeronave y causar daños potenciales a sensores, procesadores y otros componentes críticos para las operaciones de vuelo. La gestión de descargas ha sido un obstáculo para la adopción de compuestos en ciertas aplicaciones. El material aditivo estrella de Hexcel, HexPEKK®-100, incluye carbono en su formulación, diseñada específicamente para cumplir con los requisitos de descarga electrostática (ESD). El material más reciente de Hexcel, HexPEKK® EM, va un paso más allá, con una resistividad tres órdenes de magnitud menor que la de HexPEKK®-100. HexPEKK® EM conserva todas las ventajas de los termoplásticos PEKK de alto rendimiento impresos en 3D, lo que los hace adecuados para numerosos componentes de sistemas aeroespaciales.

Las plataformas aeroespaciales de próxima generación requerirán todos los materiales y hardware para demostrar su eficacia en plataformas cada vez más pequeñas y ligeras. Las tecnologías de fabricación aditiva, basadas en principios estructurales sólidos e incluyendo capacidades multifuncionales, desempeñarán un papel cada vez más importante en esta revolución del diseño.