RETO DEL CLIENTE
Como parte de su misión de avanzar en la investigación aeroespacial, la Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) está desarrollando tecnologías innovadoras y métodos de evaluación para mejorar la calidad y reducir el costo de los materiales, componentes y estructuras de las aeronaves. Para los aviones de pasajeros, calidad significa seguridad. Por lo tanto, el Equipo de Transporte Civil de JAXA, Grupo del Programa de Aviación, debe estar absolutamente seguro de que cualquier método de producción que introduzca no solo reducirá el costo, sino que también dará lugar a productos que funcionen con los más altos estándares de durabilidad, resistencia y confiabilidad.
El aumento del precio del combustible y la atención mundial que se presta al ahorro de energía han generado una fuerte demanda de aviones más ligeros que consuman menos combustible. Sin embargo, los componentes y estructuras de materiales compuestos que se utilizan para lograr este objetivo suelen ser más costosos que sus homólogos de aluminio convencionales. El Dr. Yuichiri Aioki y su Grupo de Compuestos Avanzados se propusieron resolver este dilema. En concreto, el equipo se centró en la nueva tecnología de fabricación del moldeo por transferencia de resina asistido por vacío (VaRTM) para explorar su potencial para la producción de componentes y estructuras compuestas de bajo costo. Lo que descubrieron fue que el innovador proceso de infusión de resina podía producir piezas compuestas que no solo pesaban un 20 % menos, sino que también costaban un 20 % menos que los productos fabricados con métodos convencionales. VaRTM redujo el costo y el peso de las piezas en comparación con los procesos típicos de preimpregnado en autoclave, al utilizar el moldeo por una sola cara más racionalizado, sin autoclave, para formar estructuras compuestas más grandes y complejas con menos piezas.
Una vez demostrada la eficacia del VaRTM como proceso de producción de bajo costo, el Dr. Aioki y su equipo tuvieron que demostrar que las piezas producidas por el proceso VaRTM podían soportar las cargas extremas que experimentan los aviones en vuelo. Un componente clave de esta tarea incluyó las pruebas mecánicos. Las soluciones de pruebas mecánicos seleccionadas por JAXA tendrían que ser lo suficientemente flexibles como para gestionar las exigencias de las pruebas requeridos, y capaces de ofrecer los elevados niveles de control necesarios para satisfacer las demandas multiaxiales de la simulación en el mundo real.
JAXA finalmente eligió trabajar con MTS y, según el Dr. Aioki, la elección fue fácil. "MTS es un líder tecnológico con un historial demostrado en soluciones de prueba de componentes de aeronaves", afirma. "La empresa también posee la experiencia necesaria para ayudarnos a satisfacer con precisión y confianza nuestras necesidades únicas".
SOLUCIÓN DE MTS
El objetivo del programa de pruebas mecánicos de JAXA era someter las piezas de material compuesto generadas por el VaRTM a las condiciones exigentes del vuelo real, incluidos los cambios bruscos de altitud. El programa incluyó pruebas de fatiga de subcomponentes, así como pruebas estáticas de un ala a gran escala. MTS ayudó a JAXA a cumplir este objetivo con su oferta de controles digitales de precisión, bastidores de carga y actuadores robustos, software de aplicación avanzado, y servicio y soporte de expertos.
Para las pruebas de fatiga de los subcomponentes, MTS proporcionó un bastidor de carga servohidráulico modelo 311.41 (2500 kN) equipado con mordazas hidráulicas de alta fuerza modelo 647.200 para probetas de paneles anchos. El sistema emplea un controlador digital FlexTest ®40 versátil y una PC que ejecuta el software Multi-Purpose TestWare®.
El equipo para las pruebas estáticas del ala a escala real incluía cuatro actuadores servohidráulicos MTS compactos accionados por un controlador digital FlexTest 200 de alta capacidad y un PC cliente que ejecutaba el Software de control y adquisición de datos AeroPro™ .
Además del hardware y el software de alto rendimiento, el Dr. Aioki también consideró vitales para el éxito de su equipo los servicios de calibración de MTS y la capacitación en el lugar. “El servicio de calibración de MTS fue importante para permitirnos rastrear los datos del experimento. En las pruebas de aeronaves, la trazabilidad de los datos de prueba está estrictamente regulada; los datos que no sean rastreables no serán aprobados". Con respecto al soporte de MTS, agregó: "Cuando surgieron preguntas, los expertos de MTS entregaron rápidamente las respuestas y la orientación que necesitábamos para mantener nuestros pruebas según lo programado".
BENEFICIOS PARA EL CLIENTE
Las soluciones de MTS ayudaron a JAXA a confirmar con rapidez y seguridad que las piezas de material compuesto producidas con el nuevo proceso podían soportar las fuerzas reales que experimentan los aviones en vuelo. "Ahora podemos demostrar que los materiales compuestos fabricados por VaRTM se han sometido a rigurosas evaluaciones de rendimiento y han demostrado su idoneidad para utilizarse en las alas de los aviones", declaró Aioki. "La profunda experiencia de MTS en las pruebas de componentes estructurales a escala real era obvia, tenían sin duda los conocimientos necesarios para formular las soluciones de prueba exactas que necesitábamos".
Además de la experiencia interna de MTS, Aioki expresó su agradecimiento por los foros y seminarios de usuarios patrocinados por MTS. “Poder intercambiar abiertamente ideas y mejores prácticas con otros usuarios de dispositivos MTS es fundamental para el éxito constante de nuestra investigación”.
“Gracias a MTS, pronto comenzaremos las pruebas de certificación de aviones de pasajeros desarrollados por empresas japonesas”, concluyó Aioki. “El mundo contará pronto con un nuevo medio seguro y rentable de fabricar aviones comerciales más ligeros y con menor consumo de combustible sin comprometer la seguridad de los pasajeros. La confiabilidad del equipo de pruebas y la orientación de los expertos de MTS fueron indispensables para este logro”.
