El uso de materiales compuestos basados en polímeros en estructuras aeronáuticas se ha incrementado muy notablemente en las últimas décadas. Hoy en día representan hasta el 50% del peso en las alas, secciones de fuselaje y superficies de cola (modelos Airbus A350 y Boeing B787). Estos materiales han sido introducidos en el sector del transporte por el ahorro de peso y combustible que suponen, así como por su excelente comportamiento mecánico. No obstante, el uso de los materiales compuestos en otros componentes, como las palas de los motores o las góndolas que los recubren (que también podrían beneficiarse de estas ventajas), no ha progresado tan rápidamente. Uno de los motivos de este hecho es que los expertos no comprenden perfectamente porque algunos de estos materiales responden bien frente a determinados impactos (por ejemplo, los originados por aves o por fragmentos de hielo).
Lograr entender este comportamiento dinámico es clave para la incorporación de los materiales compuestos avanzados en motores como el Rolls Royce UltraFan™. Este concepto “podría estar en servicio a partir del año 2025 y ofrecerá al menos un 25 % de mejora en el consumo de combustible y las emisiones de gases de efecto invernadero respecto a la misma línea base”. Este incremento tan notable en el rendimiento se espera lograr, entre otras cosas, mediante el reemplazo de aleaciones metálicas tradicionales por materiales compuestos más ligeros. Un ejemplo son las palas de carbono-titanio que utilizará este nuevo motor.
El Doctorado Europeo Industrial DYNACOMP, financiado por las acciones Marie Skłodowska-Curie, es un esfuerzo de investigación en este sentido. Su meta a largo plazo es establecer un programa de Doctorado en el comportamiento dinámico de materiales compuestos capaz de incorporar en el mercado laboral a la nueva generación de ingenieros en una era gobernada por el ensayo virtual. Para ello, DYNACOMP desarrollará el conocimiento necesario para entender completamente el comportamiento dinámico los de materiales compuestos, y de esta forma proporcionará un nuevo paradigma de diseño a la industria. Esta nueva forma de trabajar acelerará el ritmo de introducción de nuevos materiales compuestos en componentes aeronáuticos como las palas híbridas mencionadas anteriormente. De hecho, el método de prueba y error utilizado en la actualidad por los diseñadores e ingenieros requiere una extensísima y cara campaña de ensayos a nivel de cupón, componente y estructura (véase la imagen inferior). El proyecto DYNACOMP propone reducir el coste y tiempo asociado a esta pirámide de ensayos mediante la inclusión de una etapa inicial (la base de la pirámide en la figura inferior) basada en una estrategia de ensayo virtual: una modelización multiescala apoyada en unos pocos y económicos ensayos mecánicos en la micro- escala.
Para alcanzar esta ambiciosa meta, la red DYNACOMP ofrecerá un completo programa de formación a dos investigadores pre-Doctorales (Andrea Trevisi y Maria Azzurra, Ingenieros de Materiales por la Universidad de Salento en Italia). Su trabajo, que comenzará en enero de 2017, estará supervisado de cerca por investigadores de reconocido prestigio en múltiples disciplinas pertenecientes a: el Instituto IMDEA Materiales (expertos en micro-mecánica y modelización), HEXCEL (productor global de materiales compuestos avanzados; usuario final) y Micro Materials (fabricantes de instrumentación nano y micro-mecánica). La calidad del programa de formación que Andrea y María recibirán a lo largo del proyecto será controlada por la Fundación Madri+d y por la Universidad Politécnica de Madrid.
Para más información sobre DYNACOMP, por favor contacte con el Dr. Jon Molina.
(Esta información ha sido publicada en el blog MSCA de Madri+d)
