ESTRUCTURAS CFRP
MONTAJE DE FUSELAJES DE CFK MEDIANTE DIVERSAS TÉCNICAS DE SOLDADURA
La soldadura de estructuras de CFRP tiene el potencial de reducir el peso de las estructuras aeronáuticas y acortar considerablemente los tiempos de montaje. En el marco del proyecto de investigación MultiFAL, financiado por la UE, se desarrollaron varias tecnologías de soldadura hasta el nivel TRL6. FFT Produktionssysteme se encargó de montar la estación de ensamblaje, incluido todo el sistema de automatización y seguridad, así como el sistema de movimiento de los efectores de soldadura.
Se demostraron tres técnicas de soldadura diferentes en un fuselaje de 8 metros de longitud con PAX y piso de carga. Dos costuras longitudinales se unieron mediante soldadura láser y ultrasónica. Todas las juntas del armazón se integraron mediante soldadura por resistencia. El resultado es el mayor demostrador mundial de un fuselaje de CFRP termoplástico.
AMPLIA COOPERACIÓN EUROPEA
Varias empresas europeas contribuyeron al éxito del proyecto:
- Las carcasas del fuselaje fueron construidas por PAG, DLR Augsburg y el consorcio de I+D "Stunning".
- Los efectores de soldadura fueron suministrados por Fraunhofer, AIMEN, CTI y AITIIP. - Fraunhofer IFAM se encargó del posicionamiento y la alineación de las carcasas del fuselaje.
- El sistema de montaje fue desarrollado por CTI, FFT y AIMEN. Fue fabricado, ensamblado y puesto en servicio por FFT Produktionssysteme en Fraunhofer IFAM en Stade, Alemania.
"La soldadura de estructuras de CFRP tiene el potencial de reducir el peso de las estructuras aeronáuticas y acortar significativamente el tiempo de montaje".
RETOS DEL PROYECTO
Algunos requisitos exigentes requerían una atención especial:
- La gran precisión y las considerables cargas de funcionamiento exigían una gran rigidez de la estructura de soporte para limitar la flexión.
- Desplazamiento de grandes estructuras en un espacio reducido: introducción de los cascos en la estación y, por último, desplazamiento de la sección soldada del casco fuera de la estación.
- Ergonomía y seguridad laboral en el acceso de las personas a las zonas de soldadura.
REALIZACIÓN DEL PROYECTO
Un estable puente en voladizo de 9 metros de longitud se convirtió en el elemento principal de la estación y soporta los contraapoyos móviles de precisión para la soldadura longitudinal. También aloja dos ejes lineales ligeros para mover el efector final del acoplamiento del bastidor. El armazón inferior, que descansa sobre almohadillas ajustables, se alineó con precisión. El armazón superior se fijó a diez hexápodos con ventosas de vacío para ajustar la posición y la forma. Los bloques de contrafuerza se ajustaron a la geometría nominal del fuselaje. Se utilizaron mediciones de seguimiento láser para alinear los elementos de la estación de montaje con la precisión requerida. Todas las deformaciones elásticas durante la soldadura fueron mínimas, incluso a la máxima presión de soldadura.
El puente debe tener un extremo abierto para insertar la carcasa y extraer la sección del fuselaje. Durante los trabajos de soldadura, se fijó una estructura de soporte desmontable al otro extremo del puente. Los bloques de contrafuerza se extendieron mientras se soldaban las juntas longitudinales. La integración del acoplamiento del bastidor, la integración del armazón y los movimientos transversales se realizaron con los bloques retraídos.
La precisión y la rigidez de la estación de montaje cumplieron los requisitos. La inspección visual y geométrica del fuselaje soldado arrojó resultados muy satisfactorios. Las investigaciones sobre la calidad de soldadura alcanzada aún no han finalizado. Los primeros resultados son muy prometedores.
La soldadura longitudinal se realiza a unos pocos milímetros por segundo, lo que es considerablemente más rápido que cualquier proceso de remachado.
PERSPECTIVA GENERAL
FFT Produktionssysteme trabaja en varios proyectos de investigación y desarrollo para mejorar las tecnologías de fabricación en la construcción de aviones. Entre ellos se incluyen la unión (por ejemplo, el proyecto kaMeL) y nuevos conceptos ergonómicos (por ejemplo, el proyecto SeMoSys), todos ellos encaminados a la producción eficiente a gran escala de estructuras ligeras de CFRP y metal para aviones innovadores de próxima generación. Este proyecto ha recibido financiación del programa de investigación e innovación Horizonte 2020 de la Unión Europea en virtud del acuerdo de subvención nº 821277 MultiFAL de la empresa Clean Sky 2.
Fuente: FUTURED. Revista ZAL 2024
