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Composites para nuevos horizontes

Los nuevos aviones comerciales Pilatus PC-24 pesan cinco toneladas y son lo suficientemente livianos como para despegar y aterrizar en pistas cortas de hierba. El bajo peso se logra mediante el uso de componentes hechos de fibras de carbono y de vidrio. Pilatus se basa en la tecnología de vanguardia de Zünd para su corte.

A las 08.10h, en Fano, Italia central, el PC-24 se está preparando para el aterrizaje en el Aeroporto di Fano. La reunión de negocios en Fano, a dos kilómetros de distancia, comienza a las 9.00h. Un escenario desconocido, ya que el avión PC-24 es un nuevo avión comercial de la empresa Pilatus Flugzeugwerke AG y la pista no está pavimentada, está llena de baches y mide solo 1.300 metros. Por lo general, los aviones de esta clase aterrizan en Rímini, y después se tendría que conducir una hora y media en coche.

El aterrizaje en pistas cortas y sin pavimentar, de tierra o de hierba, está en principio reservado para aviones turbopropulsores. En la actualidad esto también es posible con uno de los nuevos PC-24. El avión puede despegar después de 890 metros de carrera y necesita solo 720 metros para el aterrizaje. Esto se debe a que su peso base es de solo 5,3 toneladas. Una parte importante de este bajo peso es el hecho de que en el nuevo PC-24 se utilizan numerosos componentes hechos de fibra de carbono o de vidrio. Para el corte de estos materiales, Pilatus ha confiado en la tecnología propia del valle del Rhein, en Suiza. En 2018, Pilatus optó nuevamente por una mesa de corte digital Zünd altamente automatizada.

¿Cómo se construye un avión?

Patrick Rohrer, gerente de proyectos para la adquisición de sistemas en Pilatus, sabe lo que se necesita para construir aviones exitosos: “El compromiso con el lugar de producción, Suiza, es importante. Pero no menos lo es la tecnología de vanguardia utilizada”. El enfoque está en la reducción permanente de costos, la optimización de la eficiencia y la capacidad de implementar tecnologías de producción modernas.

Eso fue diferente en 1959, cuando el PC-6 Porter despegó en el aeródromo de Stans por primera vez. Un robusto avión universal totalmente metálico, otros también lo llamaron el “Jeep con alas”, versátil como una navaja suiza. Los PC-6 fueron ensamblados exclusivamente a mano. Los empleados tenían que tener la experiencia adecuada y las tolerancias eran mayores que las actuales. El último tipo de avión, el PC-24, consta de innumerables partes, muchas de ellas fresadas, con tolerancias en el rango de Mμ. El ensamblaje se lleva a cabo mucho más rápido hoy, lo que solo es posible con las tecnologías de producción más modernas.

Desde este año, el PC-6 ya no se fabrica. Después de 500 ejemplares construidos termina su historia de éxito. El sucesor, el PC-12, del que se han vendido más de 1.650 unidades en todo el mundo desde 1994, es el avión turbohélice monomotor más popular en el mercado hasta hoy en día.

Pilatus comenzó a utilizar piezas de fibra de carbono al principio de su historia de fabricación de aviones. Ya para el PC-6, los primeros componentes de GFRP y CFRP se colocaron a mano, aunque todavía en cantidades limitadas.

En la industria aeronáutica casi todo gira en torno a la reducción de peso. Como resultado, cada vez más piezas están hechas de fibra de carbono y de vidrio. Su gran ventaja es su alta rigidez y dureza, así como su resistencia al desgaste. El desafío es encontrar el equilibrio entre peso, estabilidad y coste. “Además, hay factores como la carga útil y el espacio utilizable que deberían ser lo más grandes posible”. En Pilatus, las piezas que soportan carga no están hechas de CFRP, pero en I&D ya están trabajando en ello. En los PC-24 se utilizan composites principalmente para revestimientos interiores y exteriores. El encofrado del motor y los wingtips están hechos de fibra de carbono, así como también las puertas de entrada a la aeronave, los conductos de aire, las tuberías, las cubiertas o los bordes posteriores de las alas.

Prepregs, el futuro de la construcción de aeronaves

El punto de partida para estas piezas de aeronaves son fibras de carbono preimpregnadas, llamadas Prepregs. Al final del proceso, las fibras preimpregnadas se solidifican bajo presión y alta temperatura. Los Prepregs ofrecen alta durabilidad y rigidez, son resistentes a la fatiga y al desgaste, ignífugos y resistentes a las influencias ambientales.

Los Prepregs se entregan en bobinas en un camión refrigerado y se almacenan a -19ºC en el congelador. Para llevarlos a la sala de producción, se sacan del congelador la noche anterior. El material puede permanecer a temperatura ambiente de cinco a veinte días, antes de que la resina reaccione y frague. Pilatus procesa alrededor de cinco rollos de 90 m2 por día, aproximadamente 90.000 m2 por año. Y el consumo aumenta constantemente: actualmente, más de la mitad de todos los componentes de CFK y GFK producidos en el departamento de plásticos están instalados en el nuevo PC-24. Para los cortes de las láminas preimpregnadas, Pilatus confía desde hace 15 años en la tecnología de corte digital de Zünd. La mesa de corte de la anterior serie PN, continúa como siempre realizando sus tareas de manera fiable. Sin embargo, con la creciente demanda de componentes de fibra de carbono, se ha alcanzado el límite de su capacidad. Desde 2019, por ejemplo, una mesa de corte Zünd G3 L-2500 de última generación corta los componentes respectivos de forma ampliamente automatizada y los etiqueta en línea con un módulo de inyección de tinta integrado.

Después del corte, las piezas se agrupan en kits y se almacenan en el congelador hasta su uso posterior. Un componente puede constar de hasta 350 capas, dependiendo de los requisitos de rigidez y resistencia.

Para cortar piezas de las que no haya archivos DXF disponibles, se utiliza una mesa de digitalización. Por lo tanto, las plantillas de componentes pueden registrarse fácilmente en la mesa y digitalizarse. En caso de cambios posteriores en los componentes, se pueden adaptar y digitalizar fácilmente con este sistema.

La eficiencia del material es un tema constante

La optimización permanente de la productividad también hace que Pilatus sea un éxito, explica Patrick Rohrer. “Cuando se trata de materiales costosos como la fibra de carbono o de vidrio, la eficiencia y la optimización del material son siempre una preocupación. Trabajamos constantemente para aumentar el nivel de optimización y, por lo tanto, reducir el desperdicio, que sigue siendo difícil de reciclar”. Mientras tanto, la tasa de desperdicio se ha reducido actualmente del 30% al 20%. La alta eficiencia del nesting del software Zünd Cut Center – ZCC juega aquí un papel importante. Por un lado, las diferentes capas de una parte están anidadas estáticamente, lo que significa que las partes, o más bien sus capas individuales, están anidadas para crear un diseño establecido que se utiliza repetidamente para completar todo el trabajo. “El nesting dinámico, es decir, la anidación de varias órdenes en un trabajo de corte, también se aplica siempre que sea apropiado”. Esto aumenta aún más la optimización de la materia prima.

La solución completa de Zünd es única

El hecho de que se haya adjudicado nuevamente a Zünd el contrato para la modernización de la maquinaria en el departamento de plásticos se debe a ciertas similitudes entre las dos empresas. Y a que Zünd ofrece una solución totalmente única y modular, como dice Patrick Rohrer. Al igual que Pilatus, Zünd también está comprometido con Suiza como lugar de producción, donde desarrolla y produce soluciones de alta tecnología para los mercados mundiales con tecnología punta y especialistas altamente calificados. Por lo tanto, las distancias cortas se convierten en un factor importante, que hacen que la cooperación sea exitosa, acentúa Rohrer de manera concluyente. “Podemos remitirnos a 15 años de experiencia con la tecnología de corte Zünd, eso es importante. Zünd ofrece soluciones abiertas y modulares con contratos de servicio opcionales y software extremadamente fiable sin actualizaciones de corta duración. Exactamente lo que entendemos por beneficio real para el cliente”. Zünd concede gran importancia a dar un servicio ejemplar al cliente, otra característica común de las dos empresas.

Sign-Tronic, con la experiencia de 30 años en el mercado, es distribuidor oficial en España de las mesas y sistemas de corte Zünd.

www.sign-tronic.es

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