Presentación de la Empresa
- Fundación: 1975
- Actividad inicial: Recubrimiento de papel
- Experiencia en Aeronáutica: Más de 30 años colaborando con Airbus y Boeing.
- Sector Eólico.
- 700 clientes en 70 países.
Objetivo del Proyecto
- Demostrar, paso a paso, la creación de un programa CNC para la fabricación de un prototipo de tanque de almacenamiento de hidrógeno.
- Este tipo de tanque representa una de las soluciones más prometedoras para la descarbonización del sector aéreo, dado que el hidrógeno, al ser utilizado en motores de combustión avanzados, solo emite vapor de agua.
- La pieza es de Investigación y Desarrollo (I+D); su propósito no es integrarse en una aeronave, sino servir como prototipo para pruebas y la optimización del proceso de fabricación.
Proceso de Fabricación de Composites
- Consiste en la adición de capas superpuestas en diferentes direcciones, siguiendo patrones predefinidos.
- Bolsa de vacío.
- Recorte de bordes.
- Curado en autoclave: Se introduce en un autoclave bajo temperatura y presión controladas para asegurar una distribución homogénea de la resina.
Tecnología de Fabricación: Máquina AFP
- Se utiliza una Máquina AFP (Automatic Fiber Placement), montada sobre una plataforma robótica y equipada con un sistema de mandrino.
Características del Cabezal AFP
- 8 tows (hebras) de 6.35 mm (1/4 de pulgada) de ancho.
- Sistema de corte rotativo desarrollado y patentado por MTorres, con cortes independientes para cada tow.
El Molde de Fabricación
- Molde colapsable a la forma final (el curado se realiza sobre el molde).
Requisitos de Sala Limpia
- Un ambiente controlado que regula la cantidad y el tamaño de partículas en suspensión, así como la temperatura, humedad y presión.
Funciones Clave del Programador CNC
- PAT (Prueba de Aceptación en Fábrica): El cliente visita la empresa para verificar el funcionamiento de la máquina y confirmar que cumple con todas las especificaciones requeridas.
- EQP (Prueba de Calificación de Equipo): Consiste en el encintado sobre una superficie normalizada para asegurar que las tiras se adhieren dentro de los límites establecidos, seguido del encintado de una pieza propuesta por el cliente.
Datos de Partida para la Programación
- El cliente proporciona el stacking, que incluye el número de secuencias, las direcciones (identificadas por colores), la superficie y la roseta.
- El stacking se utiliza para representar y controlar la orientación angular de las cintas en una zona específica del laminado.
Ciclo de Curado y Especificaciones del Material
- El cliente es el responsable de definir las especificaciones del ciclo de curado.
- El material se fabrica según las especificaciones del cliente, quien diseña la aeronave con las características de resistencia que el material debe cumplir.
Manejo y Conservación del Material
- Para la conservación del material:
- A -18ºC: hasta 1 año.
- Al aire libre: hasta 30 días.
- Sobre el molde: hasta 15 días.
- Si se exceden estos plazos, la resina caduca debido a su autocurado, lo que la inhabilita para aplicaciones aeronáuticas.
Control de Calidad y Seguridad
- Control de Calidad: Se emplean herramientas como regla, cinta métrica, calibre y gapómetro (microscopio). Estos instrumentos se calibran y etiquetan para asegurar la trazabilidad y el cumplimiento de la norma ISO.
Medidas de Seguridad (PRL)
- EPIS (Equipos de Protección Individual): Incluyen guantes, mascarilla, ropa protectora que impida el contacto de la piel con la resina, y tapones auditivos (debido a la refrigeración de la máquina, que alcanza los 90 dB).
Flujo de Trabajo en el Entorno de Programación
- TORFIBER: Aplicación desarrollada por MTorres e integrada en CATIA V5, que permite la creación y optimización de programas CNC para la máquina AFP.
- El input principal es un stacking generado en el entorno CPD (Composites Part Design) de CATIA. Para su creación, se siguen los siguientes pasos:
- Extraer contornos: Se define solo la mitad del contorno, ya que el módulo de composites permite replicarlo simétricamente.
- Piles group: Selección de la superficie de empilado y la roseta.
- Definir secuencia/ply: Se selecciona el contorno del patrón, el material y la dirección de encintado.
Optimización y Simulación del Programa CNC
- Staggering: Técnica que consiste en desplazar de forma deliberada y controlada los puntos de inicio o final de las tiras (puntos de echado) entre diferentes pasadas o capas. Su objetivo es mejorar la calidad estructural, evitar la acumulación de material en zonas específicas y distribuir mejor las tensiones.
- Steering: Muestra los puntos de control de la trayectoria de la máquina. Un mayor número de puntos analizados implica una mayor duración del análisis.
- Postprocesado:
- Ejes de la máquina (1).
- Plano de seguridad (2).
- Reduced head movement: Minimiza el movimiento del cabezal de la máquina y aumenta el del mandrino.
- Selección de la máquina y simulación.
Resolución de Defectos Comunes en Fabricación
- Capas especiales: Cuando el software no puede generar las trayectorias, estas se dibujan y se crean mediante cintas manuales. La lógica inicial sugeriría encintar del cilindro al domo; sin embargo, al hacerlo así, al final de la tira (1), los tows se superponen debido a la pérdida de tensión generada por el corte de la fibra 100 mm antes de su finalización. Para evitar este problema, se cambia la orientación de encintado.
- Colisiones y aproximación (3 mm): Se producen durante el descenso de la rampa, donde una de las chapas que cubren la lámpara de infrarrojos impactaba con el molde. Inicialmente, se intentó corregir con la función Tilt, pero al no ser efectivo, se aplicaron marcas de Roll, lo que solucionó el problema.
Técnica Complementaria: Filament Winding
Filament Winding: Consiste en enrollar filamentos continuos de fibra (previamente impregnados con resina) alrededor de un mandrino giratorio.
Su principal limitación radica en la menor flexibilidad de diseño, ya que las fibras solo pueden colocarse en trayectorias determinadas por el eje de rotación, lo que restringe significativamente el diseño estructural.
Preparación del Molde
Preparación del molde: Se aplica Frekote, un antiadherente que facilita el desmolde. Posteriormente, el molde se preimpregna con resina (fibra en acetona) para asegurar la adhesión, y se añade cinta de doble cara.