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(Noticias de Nanowerk) La industria aeroespacial ha pasado al uso de materiales compuestos avanzados por sus propiedades de ligereza, resistencia y durabilidad. Junto con el aumento de la productividad y el rendimiento de las aeronaves, el uso de estos materiales avanzados hace que el diseño y la fabricación de estructuras y componentes de aeronaves rentables sean un desafío mayor. Superar estos desafíos conducirá a una reducción del peso y del consumo de combustible, ciclos de fabricación más cortos y una mayor eficiencia energética en el ensamblaje de aeronaves.
Fabricación aditiva
Hoy en día, muchas piezas de aviones son compuestos impresos en 3D. La incorporación de nanotubos de carbono (CNT) durante el proceso de fabricación de componentes se presta muy bien al flujo de trabajo general. Los sensores incorporados son ideales para componentes o procesos de aeronaves críticos y de alto valor. Para tales componentes, la impresión 3D puede proporcionar un medio rentable de fabricar e incorporar paquetes de sensores integrados.
Investigadores apoyados por el proyecto DOMMINIO, financiado con fondos europeos, están desarrollando sensores integrados que permitirán el seguimiento en tiempo real de aeronaves en vuelo. Las piezas impresas en 3D integradas con fibras CNT generan datos que luego se pueden usar para monitorear la pieza. Esto podría reducir los costos de ensamblaje y limitar la necesidad de usar muchos cables para conectar los sensores.
Mejor mantenimiento predictivo
«Los sensores se fabricarán con estas fibras, que son increíblemente ligeras en comparación con los materiales existentes y también consumen muy poca energía», explica el Dr. Moisés Zarzoso, investigador asociado del socio del proyecto Instituto IMDEA Materiales, España. «También se pueden imprimir en 3D y, como son fibras CNT, se pueden incrustar fácilmente en un componente hecho de fibra de carbono convencional, un material muy común en la producción de aviones».
Un aspecto clave del proyecto es el uso de gemelos digitales. dr. Zarzoso explica: “Se llaman gemelos digitales porque son modelos digitales muy precisos que se actualizan a lo largo de su ciclo de vida y replican la parte o componente físico dentro de la aeronave en tiempo real. A través de su sensor integrado, la parte física puede comunicarse directamente con los ingenieros en el terreno. Por ejemplo, si fuera golpeado por granizo en vuelo, este sensor capturaría información sobre posibles daños en la pieza y la enviaría automáticamente a su gemelo digital. Con esta información, las simulaciones que estamos desarrollando podrán analizar el riesgo que podría tener un impacto potencial en la integridad estructural de la pieza y determinar su vida útil restante”.
Los sensores de aviones impresos en 3D pueden ayudar a ahorrar costos de varias maneras. Esto incluye pausas de mantenimiento más precisas, informes de problemas antes de que causen retrasos en los vuelos y revisión y análisis de componentes.
El proyecto DOMMINIO (Digital method for better Manufacturing of next-generation MultifuNctIOnal airframe parts) está desarrollando una metodología digital novedosa para el diseño, fabricación y certificación de piezas de fuselaje multifuncionales e inteligentes. Finaliza en junio de 2024.
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