Usan industria 4.0 y 5.0 en el desarrollo de materiales compuestos para su aplicación en el sector aeronáutico y automovilístico

El grupo de investigación ‘StrainAnalysis UJA’ de la Universidad de Jaén (UJA) ha presentado los resultados de un trabajo de investigación sobre la aplicación de soluciones industriales punteras en la fabricación de materiales compuestos (composites), optimizando sus propiedades, procesos de fabricación, control de calidad y utilización de recursos. El estudio ha sido realizado en colaboración con Airbus Defence and Space SAU, a través del proyecto ‘Alas de turbopropulsor mediante optimización logística y desarrollo online (Apolo)’ del programa FEDER Interconecta 2015.

El profesor de Ingeniería Mecánica y miembros del grupo Strain Analysis UJA, Juan Antonio Almazán Lázaro, subraya que el proyecto de investigación ‘Optimización de propiedades mecánicas de materiales compuestos’ busca dar respuesta a las necesidades científico-técnicas en sectores de la industria de la aeronáutica, automovilística, “incluso en la industria agrícola para que sus productos sean cada vez más eficientes y competitivos”.

Este trabajo ha estado coordinado por los investigadores del Departamento de Ingeniería Mecánica y Minera de la UJA: Francisco Alberto Díaz Garrido, Elías López Alba y Juan Antonio Almazán Lázaro.

Siguiendo esta línea de trabajo, el investigador de la UJA asegura que este estudio se fundamenta en cómo se realiza la combinación de distintos materiales para generar el material compuesto con propiedades más específicas, minimizando para ello la cantidad de defectos internos. Así, señala las ventajas que ofrece este tipo de investigación en el sector de la automoción. “Si se reduce el peso de un vehículo en un 20%, podrá conseguirse una mayor autonomía o, dicho de otro modo, realizar un menor número de cargas con lo cual, al final, la vida de la batería también se alargará y, por ende, se conseguirá un impacto mínimo en el medio ambiente. Por tanto, el peso es clave en la tecnología de los coches eléctricos”, afirma. En cuanto a la industria aeronáutica, Almazán Lázaro deja claro que la utilización de materiales compuestos es también crucial en esta industria, puesto que requiere de materiales muy ligeros, rígidos y resistentes, propiedades que rara vez se encuentran en materiales individuales, con repercusión en el coste de fabricación y mantenimiento de un avión.

En este trabajo se presenta, a grandes rasgos, la aplicación de una novedosa metodología y su capacidad para maximizar las propiedades mecánicas de los materiales compuestos mediante el proceso denominado “infusión de resina asistida por vacío”, que consiste en impregnar un conjunto de fibras con una resina polimérica al generar succión en un molde hermético que las contiene.

“En este tipo de mezclas -añade Almazán- aparecen típicamente distintos problemas en forma de defectos como burbujas de aire internas debilitan el material. Para minimizar su cantidad y optimizar el comportamiento, nos hemos apoyado en los fundamentos de la industria 4.0 y 5.0, basada en la medición de parámetros, monitorización, sensorización y optimización, al mismo tiempo que se desarrollan metodologías colaborativas con el operario”. El uso de esta técnica deriva en un mayor control del proceso para obtener materiales más ligeros y resultados más homogéneos y repetitivos, “factores de gran importancia para la aeronáutica y automoción, donde la reducción del peso de sus componentes resulta crucial”, dice.

Al día de hoy existe una gran brecha entre los procesos casi totalmente automatizados y los que requieren un trabajo intensivo de mano de obra. Aunque tiene muchas ventajas, el proceso de infusión de resina se caracteriza por su falta de control y automatización. Como consecuencia, los resultados dependen en gran medida de la naturaleza del proceso, de la habilidad y experiencia del operario, y el resultado suele estar muy alejado del óptimo.

Así, en este proyecto de investigación se ha aplicado una novedosa metodología para mejorar las propiedades mecánicas de los materiales compuestos que se traduce en importantes ventajas desde el punto de vista medioambiental al “utilizar menos recursos para fabricar lo mismo”. Los siguientes pasos del proyecto se basan en la industrialización de la tecnología desarrollada y el uso de materiales medioambientalmente sostenibles.