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09 / jul. / 2019

Procesos de Soldadura en Materiales Compuestos Termoplásticos. Proyecto PROSOLTERM


Procesos de Soldadura en Materiales Compuestos Termoplásticos. Proyecto PROSOLTERM


 

FIDAMC, dentro del proyecto PROSOLTERM (de la convocatoria  RTC-2017-6380-4 Retos Colaboración) participa como parte del consorcio liderado por ADS y en consorcio con por Fagor Electrónica y la Universidad Carlos III.

El proyecto propuesto surge de la urgente necesidad de promover y reforzar el uso de materiales compuestos termoplásticos por su gran potencial en la reducción de peso y reciclaje frente a los materiales compuestos termoestables, para lo que es esencial disponer de técnicas de reparación de las estructuras altamente integradas producidas en estos materiales en el sector aeronáutico. 


Se trata de hacer efectivas, fiables y poco costosas las reparaciones precisas sobre geometrías complejas y representativas de los diversos componentes de plataformas volantes (alas, fuselajes, capots de motor), ya sean primarias o secundarias, estableciendo los criterios de reparación necesarios para cubrir la ocurrencia de defectos y daños tanto durante la fabricación (“in shop”) como a lo largo de su vida útil (“in service”).


Las reparaciones mediante soldadura (co-consolidación) que se están investigando sobre los diversos materiales compuestos propuestos, requieren de la alineación de tres funcionalidades con distinto nivel de madurez cada una:


  • Calentamiento.
  • Aislamiento térmico.
  • Compactación.

 

Todo ello, dentro de un marco de versatilidad, flexibilidad y facilidad de uso y trasporte del equipamiento para su manejo por uno o dos operarios.

En base a ello, se podrían considerar como OBJETIVOS GENERALES del proyecto los siguientes:


  • Verificar la factibilidad de llevar a cabo reparaciones sobre elementos de estructura primaria y secundaria en el máximo número de detalles de diseño posible, mediante técnicas de co-consolidación o de soldadura de parches pre-manufacturados, ya sea total o parcialmente consolidados, tratando de cubrir tanto los escenarios “in shop” como “in service”.
  • Caracterización de la reparación de manera directa, mediante obtención de propiedades mecánicas, o por comparativa en relación con reparaciones de referencia.

Como OBJETIVOS ESPECÍFICOS, siempre conformando unidad con los generales previamente expuestos, se han identificado los siguientes:


  • Concepción del equipamiento necesario para acometer la reparación de estructuras altamente integradas en materiales compuestos termoplásticos.
    • Sistema de calentamiento.
    • Sistema de aplicación de presión.
    • Sistema de aislamiento.
  • Producción de demostradores incorporando el mayor número posible de detalles de diseño representativos de este tipo de estructuras, en los que pueda tener que llevarse a cabo la reparación. Se establecerá un ranking de prioridades asociado con la apariencia del problema sobre la base de la experiencia acontecida en proyectos y programas en servicio.
  • Realización de demostración práctica de las reparaciones y extracción de probetas para estudio y análisis:
    • Caracterización del comportamiento mecánico (estática y fatiga) bajo diversos escenarios de degradación, H/W, impacto, ambiente salino.
    • Comparativa con materiales/soluciones de reparación de referencia.

El conocimiento de las técnicas identificadas como objetivos específicos permitiría, en un plazo más largo, darles aplicación dentro de la automatización industrial, mediante la utilización de robots, orientada a conseguir la unión por soldadura de elementos aeronáuticos de mayor envergadura (revestimientos rigidizados con cuadernas fabricados en materiales compuestos termoplásticos químicamente afines).

Todo ello, conseguirá la proyección de la técnica de reparación a procesos industriales de ensamblaje de subcomponentes (por ejemplo, rigidizadores) sobre estructura base o cuadernas a revestimiento.

 



Primer prototipo de sistema de calentamiento realizado por la UC3M.png  Termografía de las primeras pruebas realizadas (Cortesia de UC3M).png  Concepto de reparación en escalones (Stepped).png