Fabricación en serie de componentes huecos complejos y estructurales

La interacción de diseño e ingeniería crea la base para un componente exitoso. Por ello, los diseñadores de Kiska y expertos de KTM Technologies usan para el soporte de matrícula de la Superduke el enfoque de "Inside Out Design". Los primeros bocetos sobre papel crean la base para el proceso de desarrollo iniciado de forma paralela. Desde el principio se toman en cuenta diversos aspectos como el área de construcción, el concepto de conexión y factibilidad de producción del componente.

Para garantizar la capacidad del proceso ya en las primeras fases del proyecto, los ingenieros del IFB (Instituto de Construcción Aeronáutica) de la Universidad de Stuttgart utilizan diferentes herramientas de simulación. Después que se transmitieron los primeros bocetos en el software de CAD, se realizan las simulaciones de estructura del componente, que proporcionan una estimación inicial de la cantidad necesaria de procesos de trenzado. Estos resultados se usan en el próximo paso para la simulación de trenzado, que aporta información sobre el ángulo de fibra generado y sobre posibles áreas problemáticas.

El núcleo de arena de Reinsicht (antes H2K Minerals) es un componente central de la tecnología CAVUS. Para el proyecto R.A.C.E. se ajustó el núcleo a una resistencia de temperatura de 330 °C y una resistencia de presión de 500 bar. Su particularidad muestra el núcleo también después de la infiltración del trenzado con la matriz. La separación del componente se realiza sin un aumento de energía con agua pura. Además, la solución que se genera no es tóxica. Gracias a la separación independiente de los componentes del núcleo, los componentes se pueden separar y reciclar con facilidad. De esta forma, se puede reciclar hasta el 98 por ciento del núcleo, en función de la combinación del material.

El Instituto de Construcción Aeronáutica de la Universidad de Stuttgart se encargó de colocar las fibras mediante la tecnología de trenzado. Para ello, el núcleo se fijó en un dispositivo de sujeción en la robótica de la instalación de trenzado y, por medio de la ruta de trenzado calculada en la simulación, se guió por la rueda de trenzado. Para el proyecto R.A.C.E. se utilizó un trenzador radial Herzog RF 1/64-100. La tela se colocó sobre el núcleo con 64 hilos de trenzado compuestos por hilos roving de fibra de carbono de 24 k. Qué tan fuerte se encuentra el trenzado sobre el núcleo, se determina por la fuerza de los resortes en los bolillos. 600 gramos de fuerza de tracción de los resortes suministra el mejor resultado de flexibilidad y resistencia para el trenzado biaxial.

El sistema de poliuretano VITROX® RTM 332 de la empresa Huntsman utilizado para el soporte de matrícula de la Superduke 1290R destaca por sus excelentes características mecánicas y su capacidad de procesamiento. La alta resistencia al impacto y elasticidad del material cumplen con los requerimientos del componente. Las características de procesamiento son especialmente importantes para el proceso HP-RTM, ya que en la producción de serie cuenta el tiempo de ciclo. Con un tiempo "snap-cure" ajustable de menos de 30 segundos hasta 24 horas se pueden realizar también tiempos de ciclo más cortos con VITROX^®.

Un argumento especialmente decisivo para el uso del proceso HP-RTM es la alta calidad constante del componente. En el proyecto R.A.C.E., la planta incluye una máquina de dosificación de Hennecke del tipo STREAMLINE y una prensa de cierre vertical del tipo Engel elast 400V compact. Debido a la cooperación intensiva de las empresas Engel y Hennecke, se puede controlar todo el proceso a través de una planta. En el dispositivo de dosificación STREAMLINE se procesa tanto poliol como isocianato. Gracias al control de temperatura de toda la planta, incluidos los paquetes de manguera, se garantiza una temperatura constante mediante la recirculación de los componentes. Además, a través de un tercer hilo se puede inyectar un medio de separación homogeneizado.

Para mezclar los componentes, Hennecke usa su cabezal de mezcla MN10-3 RTM actualmente desarrollado. Mediante el tubo de descarga cónico con el sensor de presión interna de molde integrado, se puede usar también el cabezal de mezcal de alta presión para los procesos de conexión semiautomáticos. Para contrarrestar la contracción durante la polimerización, el punzón autolimpiante ofrece además la función de presionar posteriormente para un control hidráulico durante el endurecimiento de la matriz. Así se pueden obtener la calidad más alta de las superficies. Una particularidad adicional del MN10-3 RTM es el montaje en serie con las boquillas de presión equilibrada patentadas. Así se evita por completo una posible influencia de la presión interna del molde sobre el proceso de presión de los componentes.

El uso de plásticos muy reactivos en presiones internas del molde hasta un máximo de 200 bar supone altas exigencias para la tecnología de moldes. Por una parte, el molde tiene que ofrecer una larga vida útil en el uso de las fibras de carbono abrasivas; por otra parte, tiene que garantizar una superficie constante bien pulida. Gracias a la experiencia del constructor de moldes Persico de Nembro, Italia, estas exigencias se pudieron cumplir con éxito en el proyecto R.A.C.E. En presiones internas de promedio del molde de alrededor de 100 bar, la junta también tiene que cumplir las altas exigencias. Para eso se usó un material sellante novedoso de la empresa Murtfeldt. Murlock^®, un plástico termoplástico, ofrece un alto sellado en cientos de ciclos de proceso. En comparación con las juntas de cordel redondo usuales, el material es resistente a los daños por los materiales restantes o fibras de carbono, y también inerte químicamente en comparación con los sistemas de resina reactivos.

La activación del material nuclear mediante agua es algo muy especial de la tecnología CAVUS. Es tan especial porque los más importante es la sustentabilidad. El núcleo se puede despegar del componente sin disolventes contaminantes adicionales. Después de la separación del componente deformado en los bordes de corte, se introduce en agua. La arena se deposita en la solución y se puede usar otra vez para nuevos núcleos después del secado. El aglomerante que se encuentra en la solución se puede desechar como agua industrial o incluso se puede desprender y utilizarse como fertilizante para la agricultura. Después de retirar la arena del componente, se puede suministrar a los pasos usuales del procesamiento posterior de componentes de compuesto de fibra y luego instalarlo en el vehículo.