Seis tendencias tecnológicas en materiales poliméricos para el sector aeroespacial

Seis tendencias tecnológicas en materiales poliméricos para el sector aeroespacial

Los polímeros se utilizan cada vez más en aviones y naves espaciales para reducir el peso, mejorar la calidad y reducir los costos de fabricación y mantenimiento.

1. Uso de plásticos antimicrobianos más compatibles con los desinfectantes para el interior de los aviones .
Los métodos de limpieza y desinfección de las superficies interiores de los aviones pueden degradar rápidamente los plásticos tradicionales. Ahora se están especificando nuevos plásticos resistentes a los antimicrobianos y a los desinfectantes, desarrollados originalmente para uso hospitalario, para el interior de los aviones. Estos materiales están formulados para cumplir con los estrictos estándares de llamas, humo, toxicidad y liberación de calor requeridos para aviones comerciales.

2. Especificar compuestos termoplásticos de alta resistencia para reducir el peso y mejorar la eficiencia del combustible.
Las estructuras aeroespaciales que requieren alta resistencia y rigidez se han fabricado tradicionalmente a partir de metales o compuestos termoestables. Sin embargo, estos materiales tienen limitaciones importantes. Los metales son pesados, lo que restringe su uso en aplicaciones aeroespaciales sensibles al peso. Los compuestos termoestables suelen ser quebradizos, suelen presentar poca resistencia química y su fabricación requiere mucha mano de obra. La mayoría de los compuestos termoestables no son adecuados para su uso por encima de 100°C.
Una nueva clase de compuestos termoplásticos desarrollados por empresas como Ensinger ofrece valores de resistencia y módulo (rigidez) comparables a los de los metales y los termoestables. Esta tecnología implica incrustar fibras continuas de vidrio o carbono en una matriz de polímero termoplástico, generalmente compuesta de polieteretercetona (PEEK) o Ultem PEI (polieterimida). Dado que la matriz está hecha de plásticos térmicamente estables y de alto rendimiento, estos compuestos se pueden utilizar a temperaturas elevadas.
Los compuestos termoplásticos ofrecen muchas ventajas asociadas con los termoplásticos, incluida la ductilidad, la resistencia a la fatiga, la amortiguación de vibraciones y la resistencia a combustibles, lubricantes y productos químicos de limpieza. Las láminas fabricadas con estos materiales se pueden transformar rápidamente en piezas terminadas utilizando herramientas metálicas calentadas, lo que reduce los costos de fabricación.

3. Seleccionar plásticos que no interfieran con las señales de radiofrecuencia (RF) para radomos de comunicación de alto rendimiento.
La proliferación de vehículos aéreos no tripulados (UAV), drones y satélites que dependen de señales de RF para operaciones de vuelo ha aumentado la demanda de antenas altamente confiables. El funcionamiento óptimo de la antena requiere que el radomo de plástico no atenúe significativamente la señal de RF en el rango de frecuencia requerido y el rango de temperatura de funcionamiento del dispositivo. Para los radomos protectores de antenas se especifican cada vez más plásticos de ingeniería especializados con constantes dieléctricas bajas, factores de disipación bajos y mayor tenacidad, resistencia a los rayos UV y termoformabilidad.

4. Seleccionar plásticos duraderos de alta temperatura para separar superficies metálicas para mejorar la confiabilidad.
Las uniones de metal con metal suelen ser puntos de falla en los componentes de las aeronaves debido a problemas inherentes cuando las superficies metálicas emparejadas están sujetas a vibración y/o desgaste por deslizamiento. Los diseñadores utilizan cada vez más materiales de poliimida resistentes y de alto rendimiento para aplicaciones como acoplamientos estriados y elementos antirrotación de cierres de seguridad para separar piezas metálicas. La introducción de un elemento polimérico en el conjunto puede prolongar la vida útil y prolongar los intervalos entre el mantenimiento requerido.
Para conexiones estriadas que transmiten potencia a través de ejes metálicos giratorios conectados a varios sistemas de aeronaves, se instalan acoplamientos de alta temperatura hechos de poliimida DuPont Vespel entre las estrías metálicas emparejadas para un funcionamiento más suave y una vida útil más larga. Este enfoque reduce el desgaste de las estrías cuando los ejes giratorios están ligeramente desalineados. La ductilidad del polímero permite la desalineación del eje sin una tensión excesiva en los ejes metálicos, los cojinetes o los motores de accionamiento.
En los sujetadores de cerradura aeroespaciales, la poliimida DuPont Vespel se utiliza como elemento de bloqueo dúctil en tuercas o pernos para evitar la rotación no deseada sin dañar el sujetador metálico correspondiente durante el montaje o desmontaje para mantenimiento. Este elemento de polímero evita el desgaste asociado con los diseños de cierres de cerradura totalmente metálicos.
En ambos ejemplos, las características de ductilidad y desgaste del polímero mitigan los problemas asociados con el contacto metal con metal.

5. Seleccionar plásticos con baja inflamabilidad y alta rigidez dieléctrica para el aislamiento eléctrico.
Los plásticos han sido durante mucho tiempo el material elegido para aplicaciones que requieren propiedades de aislamiento eléctrico. Los sistemas eléctricos de los aviones militares y civiles modernos suponen un desafío especial. Además de una buena rigidez dieléctrica y resistencia al arco, los aisladores poliméricos también deben ser resistentes a los combustibles y lubricantes de aeronaves, soportar vibraciones, desgaste y fatiga, y poseer un excelente rendimiento de inflamabilidad. Los aisladores de plástico de los aviones también deben funcionar en un amplio rango de temperaturas, desde el frío extremo en altitudes de crucero hasta el calor extremo cerca de los motores a reacción.
Los diseñadores de sistemas eléctricos de aeronaves ahora especifican fluoropolímeros como politetrafluoroetileno (PTFE), etileno propileno fluorado (FEP) y perfluoroalcoxi (PFA), junto con otros termoplásticos de alto rendimiento, para aplicaciones eléctricas aeroespaciales exigentes, incluidos aisladores de soporte, tubos termorretráctiles y aislamiento de cables flexibles.

6. Adoptar polímeros innovadores para crear interiores de aviones de primera calidad.
Los aviones comerciales son cada vez más exclusivos y sus interiores rivalizan con los vestíbulos de los hoteles de lujo. Tradicionalmente, los patrones impresos en el interior de los aviones eran problemáticos porque las áreas de mucho tráfico expuestas al desgaste y la limpieza repetida degradaban rápidamente la impresión.
Las tecnologías más nuevas, como el proceso de imágenes infundidas para los termoplásticos KYDEX, permiten a los diseñadores crear entornos personalizados utilizando imágenes dentro del material, no sobre él.
También se han logrado avances significativos en materiales de lentes de plástico para gestionar y transmitir luz a bordo de aviones comerciales. Las nuevas formulaciones de polímeros permiten una alta transmitancia de luz, una buena difusión y un control preciso del color para la iluminación LED. La gestión de la iluminación mediante plásticos de alto rendimiento está impactando positivamente en la estética de los espacios interiores de los aviones.

En resumen, los polímeros se han vuelto indispensables en la tecnología aeroespacial moderna, desde estructuras compuestas de alto rendimiento hasta componentes funcionales críticos. Especialmente en áreas críticas para la seguridad, el diseño y la aplicación de materiales ignífugos son primordiales. Ya sea PA para conectores y aislamiento de cables, o EVA para interiores y embalajes, estos materiales deben cumplir estándares estrictos de retardo de llama, bajo nivel de humo, baja toxicidad y excelente rendimiento mecánico y ambiental. Para abordar estas demandas de alto nivel, Yinsu Flame Retardant Company, aprovechando su profunda experiencia técnica, ha desarrollado con éxito una serie de productos estrella como FRP-950X y WADP-10 . Estos materiales no sólo poseen una excelente eficiencia retardante de llama sino que también equilibran dureza, procesabilidad y durabilidad. Se han aplicado con éxito en diversas áreas clave, incluidos componentes interiores de aeronaves, sistemas eléctricos y protección de equipos, proporcionando un soporte material robusto para mejorar la seguridad, la confiabilidad y el rendimiento liviano de los vehículos aeroespaciales.