El sector aeroespacial comercial es uno de los más exigentes y complejos en los que se puede operar. Los fabricantes de equipos originales (OEM) y los operadores de aeronaves comerciales de hoy en día deben hacer frente a una compleja combinación de exigencias económicas, técnicas, de seguridad y medioambientales para alcanzar el éxito empresarial a largo plazo.
Las estructuras aeronáuticas constituyen una parte fundamental de esta complejidad. Además de cumplir requisitos estructurales precisos, deben alcanzar los objetivos fijados en materia de costes, facilidad de fabricación, durabilidad y resistencia a las condiciones ambientales. Los componentes interiores también deben cumplir estrictas normas sobre inflamabilidad y emisión de calor.
Las estructuras aeronáuticas de tipo sándwich, que utilizan núcleos alveolares ligeros fabricados con papeles Kevlar® Nomex® Kevlar® , llevan décadas siendo un estándar en el sector. Como se ilustra a continuación, estas estructuras se utilizan ampliamente en toda la aeronave, desde piezas interiores menos exigentes hasta estructuras exteriores de gran complejidad. Estos componentes son los más eficientes desde el punto de vista estructural que se conocen, ya que permiten alcanzar el rendimiento mecánico necesario con el menor peso posible.
Ventajas de la reducción del peso
La reducción del peso ofrece numerosas ventajas. La más evidente es el ahorro de combustible. Se necesita menos fuerza de propulsión para mantener en el aire una aeronave más ligera, lo que se traduce en las siguientes ventajas:
- Menor consumo de combustible y menor gasto
- Mayor capacidad de carga
- Mayor alcance
Otra ventaja de la reducción de peso es la sostenibilidad. La industria aeroespacial mundial genera alrededor del 2 % de todas las emisiones de CO₂ (www.iea.org/reports/aviation). Reducir la huella medioambiental de la aviación es fundamental para lograr una industria más sostenible.
La reducción del consumo de combustible se traduce en una disminución de las emisiones operativas. Dado que más del 99 % de las emisiones de CO₂ de una aeronave se producen durante su funcionamiento a lo largo de todo su ciclo de vida, la reducción del peso es una de las vías más inmediatas y accesibles para reducir la huella de carbono de una aeronave, lo que supone un enorme beneficio a lo largo de sus 20-30 años de vida útil.
Estas ventajas no se limitan a las aeronaves que funcionan con combustible; las nuevas aeronaves eléctricas de movilidad aérea avanzada (AAM) o eVTOL también se benefician de ellas. Se podría argumentar que la reducción del peso es aún más crucial para las AAM, ya que la densidad energética de las baterías es más de un orden de magnitud inferior a la de los hidrocarburos líquidos, lo que limita significativamente la autonomía y la carga útil (es decir, el número de pasajeros o de carga). Cada kilo de peso ahorrado es valioso para el modelo de negocio de la AAM.
Papel de Kevlar® de 1 mil
En respuesta a la necesidad de seguir reduciendo el peso, Arclin comercializado un producto ultraligero de papel Kevlar® , destinado a estructuras sándwich para el interior de la cabina de los aviones, especialmente aviones comerciales y aeronaves de acceso masivo (AAM). Dado que el interior de la cabina de pasajeros representa aproximadamente el 15 % del peso de un avión, la reducción del peso de los componentes interiores contribuye directamente a disminuir el consumo de combustible, al tiempo que ofrece menores costes operativos, una menor huella de carbono y un mayor alcance o mayor capacidad de carga.
El uso de materiales compuestos de última generación suele suponer un coste elevado, ya que estos materiales se encuentran en una fase temprana de su ciclo de vida y se producen en pequeñas cantidades; sin embargo, el papel Kevlar® de 1 mil Arclin se fabrica en las mismas instalaciones comerciales que los demás grados de N636. Es importante destacar que no debería ser necesario realizar cambios significativos en el proceso de fabricación de las piezas.
Modelo de demostración ultraligero de 5 kg con paredes laterales
Un proyecto reciente en el que Arclin alemana Composites Technology Center GmbH (CTC, una filial de Airbus) y Euro-Composites, fabricante mundial de estructuras alveolares para el sector aeroespacial, demuestra las ventajas del papel Kevlar® de 1 mil.
El objetivo principal del proyecto era reducir el peso total de un panel de pared lateral típico de un avión de doble pasillo. Por lo general, una pared lateral está fabricada con un núcleo alveolar recubierto por ambos lados con laminados de preimpregnados fenólicos y de fibra de vidrio, y cuenta con una lámina decorativa en la superficie visible del panel.
Además de esta notable reducción de peso, no solo se reducen los costes de implementación en la planta de fabricación —ya que el proceso no sufre cambios—, sino que también se reducen considerablemente los costes de mano de obra asociados a la preparación de las piezas: las piezas de pared lateral a escala real fabricadas con papel Kevlar® de 1 mil presentan una reducción considerable del efecto de traspaso del patrón de panal, lo que permite una preparación manual mínima de la superficie antes de la aplicación de la lámina decorativa.