FABRICACIÓN AVANZADA DE AEROESTRUCTURAS MULTIFUNCIONALES PARA AVIONES ZERO-EMISIONES
El proyecto DOZE surge con el objetivo de investigar nuevos conceptos de fabricación de aeroestructuras ligeras, multimaterial (que combinan composites termoplásticos con termoestables) y multifuncionales (gestión térmica) mediante procesos altamente sostenibles fuera de autoclave. Para ello se trabajará en el desarrollo de materiales compuestos funcionales, la optimización de los procesos de fabricación e integración multimaterial y el empleo de herramientas de simulación para la optimización del diseño de estructuras funcionales y multimaterial. La validación se llevará a cabo en un demostrador basado en un carenado de motor eléctrico de aviación, con requerimientos clave en cuanto a aligeramiento y gestión térmica. En concreto, la solución DOZE contribuirá al diseño de estos nuevos conceptos de aeroestructuras mediante 3 líneas de investigación principales:
- Investigación de Composites Funcionales Avanzados
El proyecto propone crear nuevos materiales basados en composites con propiedades térmicas superiores reduciendo al mismo tiempo el peso de las aeroestructuras, para lo cual se emplearán materiales termoplásticos y termoestables funcionalizados con aditivos con alta conductividad térmica (grafeno y derivados principalmente). El grafeno, conocido por su conductividad y resistencia excepcionales, mejorará el rendimiento general de estos compuestos, haciéndolos ideales para su uso en aeroestructuras con capacidad de gestión térmica.
- Fabricación de Estructuras Multimaterial Innovadoras
DOZE propone la combinación de piezas termoplásticos impresas en 3D con procesos de moldeo por transferencia de resina (RTM) de material termoestable para crear aeroestructuras complejas multimaterial. La impresión 3D permitirá la producción de diseños complejos con un mínimo desperdicio de material, mientras que el posterior proceso de RTM, facilitará la unión entre materiales TS-TP en un proceso “one-shot” de co-curado, evitando la necesidad de procesos posteriores de unión/ensamblado. Además, se investigará la aplicación de pastas térmicas para mejorar la transferencia de calor en las uniones metal-composite, mejorando así la eficiencia y la sostenibilidad de la producción de aeroestructuras multimaterial.
- Herramientas de Simulación para la Optimización del Diseño
Se emplearán herramientas de simulación avanzadas para respaldar el diseño y la optimización de los nuevos materiales y estructuras multimaterial. Estas herramientas facilitarán la comprensión del comportamiento funcional de los materiales (especialmente de las uniones multimaterial) y permitirán predecir su rendimiento en diversas condiciones. Al integrar la simulación en el proceso de diseño, el proyecto tiene como objetivo optimizar las propiedades de los materiales y las estructuras multimaterial, garantizando que cumplan con los estrictos requisitos de rendimiento del sector aeroespacial.
Los desarrollos DOZE se validarán en un caso de estudio “demostrador DOZE”, basado en una sección a escala de carenado de motor eléctrico constituido por una estructura de composite multimaterial (termoplástico – termoestable) aligerada y con capacidad de gestión térmica.