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2022-10-04Combinar impresión 3D y sensores para lograr vuelos más seguros y económicos

CORDIS |Un grupo de investigadores respaldado por la Unión Europea (UE) trabaja en el desarrollo de sensores impresos en 3D destinados a mejorar el mantenimiento de las aeronaves.

El sector aeronáutico ha adoptado el uso de materiales compuestos avanzados por su ligereza, resistencia y durabilidad. El uso de estos materiales avanzados, junto con el aumento de la productividad y el rendimiento de las aeronaves, hace que diseñar y fabricar estructuras y componentes de aeronaves rentables sea cada vez más difícil. Hacer frente a estos retos permitirá reducir el peso y el consumo de combustible, acortar los ciclos de fabricación y aumentar la eficiencia energética en el ensamblaje de las aeronaves.

Fabricación aditiva

En la actualidad, muchas piezas de aeronaves son materiales compuestos impresos en 3D. La integración de nanotubos de carbono (NTC) durante la fabricación de componentes resulta muy adecuado para el proceso en conjunto. Los sensores integrados resultan idóneos para procedimientos o componentes de aeronaves críticos y de alto valor. Para estos componentes, la impresión 3D puede proporcionar una forma rentable de fabricar e integrar paquetes de sensores.

Los investigadores del proyecto DOMMINIO, financiado con fondos europeos, trabajan en el desarrollo de sensores integrados que permiten monitorizar las aeronaves en tiempo real durante el vuelo. Las piezas impresas en 3D integradas con fibras de NTC generan datos que, después, se pueden utilizar para monitorizar las piezas. Esto puede reducir los costes de ensamblaje y limitar la necesidad de usar gran cantidad de cables para conectar los sensores entre sí.

Mejor mantenimiento predictivo

«Se están diseñando los sensores para hacerlos con estas fibras, que son increíblemente ligeras en comparación con los materiales existentes y que, además, consumen muy poca energía», explica el doctor Moisés Zarzoso, asistente de investigación en el Instituto de materiales IMDEA (España), entidad socia del proyecto, en una noticia publicada en «3DPrint.com». «También son aptos para la impresión 3D y, puesto que son fibras de NTC, se pueden integrar fácilmente en un componente fabricado con fibra de carbono convencional, que es un material muy frecuente en la fabricación de aeronaves».

Uno de los aspectos importantes del proyecto es el uso de gemelos digitales. Tal como Zarzoso explica: «Se llaman gemelos digitales porque son modelos digitales muy precisos que se actualizan a lo largo de todo el ciclo de vida para replicar la pieza o el componente físico en la aeronave en tiempo real. Mediante su sensor integrado, la pieza física se puede comunicar directamente con los ingenieros en tierra. Por ejemplo, si se produjese un impacto con granizo durante el vuelo, el sensor registraría información relativa a cualquier posible daño y la enviaría automáticamente a su gemelo digital. Con esa información, las simulaciones que estamos desarrollando podrán analizar el riesgo de un posible impacto sobre la integridad estructural del componente y determinar su vida útil restante».

Los sensores para aeronaves impresos en 3D pueden ahorrar costes de distintas formas, como la determinación de intervalos de mantenimiento más precisos, la detección de problemas antes de que se produzcan retrasos en los vuelos y la comprobación y el análisis de los componentes.

El equipo del proyecto DOMMINIODigital method for imprOved Manufacturing of next-generation MultIfuNctIOnal airframe parts») trabaja en el desarrollo de una nueva metodología digital para el diseño, la fabricación y la certificación de piezas del fuselaje multifuncionales e inteligentes. Este proyecto finaliza en junio de 2024.

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