Los materiales compuestos FRP son aquellos que tienen refuerzos de diversos materiales inmersos en una matriz polimérica. Lo que conlleva muy buenas propiedades mecánicas en relación a su peso, así como gran flexibilidad en su diseño.
En el sector aeronáutico, el peso de los materiales es clave tanto para la eficiencia como para la seguridad.
Por ello, se ha visto que los materiales compuestos están especialmente indicados para cumplir con los requerimientos de este sector y así lo refleja la tendencia de su uso.
Beneficios de los compuestos en aeronáutica
Como hemos mencionado, los materiales compuestos son capaces de lograr mayores características de resistencia respecto al peso en comparación con los materiales metálicos, reduciendo el peso de la aeronave y por tanto, el coste de combustible por pasajero (entre un 20% a 50%).
La reducción de peso también se logra gracias a las propiedades anisotrópicas de estos materiales, permitiendo diseñar distribuciones optimizadas bajo las cargas y requerimientos. Además, los compuestos son más resistentes a los esfuerzos cíclicos y se comportan mejor ante la fatiga. Esto se traduce en ahorros en inspecciones y otros costos a lo largo de la vida de la aeronave.
Otras ventajas de este tipo de materiales son la resistencia a la corrosión y la alta resistencia al impacto, especialmente cuando se utilizan refuerzos de fibra de aramida (Kevlar), reduciendo los daños tras un accidente.
Desventajas de los compuestos en aeronáutica
Por el contrario, el coste del material y los procesos productivos son más elevados en comparación con los materiales convencionales. Asimismo, las reparaciones siguen procesos diferentes, por lo que es necesario adaptar tanto el equipamiento como el personal para llevarlas a cabo.
Otro punto crítico radica en el control de fallo de los compuestos. Estos sufren una fractura frágil, no muestran signos visuales de fallo. A diferencia de los materiales convencionales donde la falla puede seguir una elongación o grieta controlable.
Finalmente, algunos materiales compuestos deben aislarse para evitar que se produzca corrosión galvánica.
Uso de materiales compuestos en aeronáutica
Los materiales compuestos en el sector aeronáutico comenzaron a incluirse en aviones militares durante la Segunda Guerra Mundial, y desde entonces empezaron a utilizarse en la aviación comercial poco a poco hasta tener un crecimiento exponencial a partir de la década de 1980.
Desde entonces hasta hoy no ha parado de crecer y mejorarse, hasta representar el 50% del peso total del Boeing 787 Dreamliner.
La reducción de peso de esta aeronave ronda los 4.500 kilogramos con un ahorro de consumo del 20% en comparación con una aeronave completamente de aluminio del mismo tamaño.
Los compuestos más utilizados en la industria de la aviación comercial son los reforzados con carbono y vidrio. Adicionalmente, suele encontrarse algún refuerzo local de aramida (Kevlar) en zonas propensas a impactos.
Otro tipo de material muy utilizado en la construcción del Airbus A380 es el GLARE o vidrio reforzado. Es una mezcla heterogénea FML (laminado fibra-metal), en la que se sanwichan láminas metálicas muy delgadas con fibra de vidrio preimpregnada con resina epoxi.
Los compuestos en la aeronáutica están más que presentes y en continua evolución.
Fabricantes y organismos destinan una gran cantidad de fondos a la investigación e innovación de este tipo de materiales.
Como hemos visto, el sector aeronáutico representa sin duda uno de los mercados más potenciales para el desarrollo de los materiales compuestos. Sin embargo, existen varios sectores donde el uso de estos materiales ya está asentado y muchos otros en los que hay innovación y apuesta creciente por los compuestos, como equipamiento deportivo, construcción y salud.
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