Tesi doctoral de Daniel Campos Murcia: "Assessment of A+ Glide Forming technology in manufacturing thermoplastic composites omponents in a continuous process for the aerospace sector". Direcció: Dr. Pere Maimí Vert. Departament d'Enginyeria Mecànica i de la Construcció Industrial
El sector del transport, especialment l'aviació, persegueix constantment millores en els materials per reduir els costos de combustible i les emissions de CO₂. Des de la fusta fins a l'acer, de l'acer a l'alumini i de l'alumini als materials compostos, aquesta recerca de nous materials ha portat a l'aparició d'una nova generació de materials termoplàstics reforçats amb fibra de carboni (CFRTP). Aquests materials ofereixen propietats millorades en comparació amb els materials compostos amb matriu termoestable i es caracteritzen principalment per la seva reciclabilitat. La introducció de nous materials impulsa avenços tecnològics i el desenvolupament de noves tècniques de fabricació.
L'objectiu principal d'aquesta tesi doctoral va ser dur a terme una anàlisi exhaustiva de la viabilitat i els beneficis del desenvolupament d'una nova tècnica de fabricació basada en Glide Forming (GF) per produir components CFRTP dissenyats per a aplicacions d'aviació. La tecnologia GF va ser desenvolupada originalment per a la producció de stringers, que són components estructurals allargats i esvelts utilitzats en les estructures d'aeronaus.
La recerca presentada consta de tres estudis diferents, cadascun centrat a investigar una de les tres característiques clau de l'A+ Glide Forming i la seva aplicació en la fabricació de materials CFRTP. El Cas 1 explora les condicions ideals de fabricació per aconseguir una consolidació i cristal·linitat adequades. El Cas 2 investiga les condicions crítiques de fabricació per produir components amb geometria correcta, arrugues mínimes i que compleixin les toleràncies de disseny. El Cas 3 estudia les condicions de fabricació adequades per garantir la fricció necessària per estirar les superposicions (talls i superposicions de capes). Aquests tres casos d'estudi es van dur a terme en el marc de tres projectes aeronàutics diferents per a empreses diverses del sector, que van implicar la fabricació de components a escala real a les instal·lacions dApplus+ Laboratories. Posteriorment, cada component va ser analitzat minuciosament d'acord amb l'objectiu de l'estudi. Paral·lelament, els materials estudiats, CF/LM-PAEK i CF/PEEK, van ser sotmesos a una anàlisi de les seves característiques termomecàniques. Les dades d'aquestes proves es van aplicar en el desenvolupament dels tres casos d'estudi i com a punt de partida per simular el procés de fabricació.
Els resultats dels tres casos van demostrar la viabilitat tècnica de la fabricació de components CFRTP per a peces rectes. Es va aconseguir amb èxit la producció de peces que compleixen els paràmetres de consolidació i cristal·linitat en el Cas 1, mentre que el Cas 2 va produir components que es conformaven amb les toleràncies geomètriques, la cristal·linitat i els requisits de consolidació. No obstant això, els resultats del Cas 3 van revelar la inviabilitat d'aplicar el GF a geometries amb alta curvatura a causa de l'absència de materials flexibles i resistents a altes temperatures que poguessin aplicar uniformement suficient pressió mentre s'adaptaven a la geometria variable durant la fabricació. Les simulacions realitzades van destacar la gran complexitat de simular un procés de fabricació com el A+ Glide Forming, ja que la natura inherentment tridimensional del procés no es podia reproduir completament en les simulacions en 2D desenvolupades.
Els resultats presentats no només tenen unes implicacions industrial directa, pel fet que tot el procés es va desenvolupar en un context industrial, sinó que també van proporcionar coneixements valuosos i necessaris per al futur desenvolupament de la tecnologia GF aplicada als CFRTP o per a l'avanç d'altres processos alternatius. La simulació del procés també ha contribuït a nous coneixements sobre com s'han de modelar aquests tipus de processos, que ja s'estan aplicant en altres projectes dins del grup Applus+.
Lectura de la tesi: 29/02/2024, Sala d'Actes de l'Escola Politècnica Superior I (informació extreta de l’Agenda activitats de la web Escola de Doctorat)