Construcción de un túnel de viento mediante impresión 3D y material compuesto de carbono

Redacción
Viernes, 15 Febrero 2019
Construcción de un túnel de viento mediante impresión 3D y material compuesto de carbono - impresoras 3D

Entre las aplicaciones más interesantes y significativas en el sector aeroespacial se encuentra sin duda el nuevo modelo de túnel de viento del tiltrotor LEONARDO AW609,  fabricado por CRP Technology para la División de Helicópteros Leonardo (Leonardo HD, anteriormente conocido como Agusta Westland).

Este proyecto permitió a la tecnología CRP, una vez más, resaltar la unión perfecta entre la tecnología de impresión 3D avanzada (sinterización selectiva por láser) y los materiales compuestos de alto rendimiento Windform. Gracias a éstos fue posible completar y probar el modelo en el túnel de viento en muy poco tiempo, con excelentes resultados y con propiedades mecánicas y aerodinámicas de alto rendimiento.

El proyecto se relaciona con la fabricación de algunas partes externas (morro y cabina, fuselaje trasero, góndolas, tanques de combustible externos, carenados) del modelo de túnel de viento (escala 1: 8.5) para el prototipo del nuevo LEONARDO HD tiltrotor AW609, realizado con tecnología de sinterización selectiva por láser y material compuesto de carbono Windform XT 2.0, ambos suministrados por la tecnología de la empresa CRP.

Este modelo de túnel de viento fue diseñado, fabricado y ensamblado bajo la supervisión de la División de Helicópteros Leonardo por Metaltech S.r.l. para una serie de ensayos dedicados a baja velocidad en túneles de viento.

Las pruebas de túnel de viento a baja velocidad estaban destinadas a cubrir un rango estándar de actitudes de vuelo que se realizarán en las instalaciones del túnel de viento Leonardo HD y en el Politécnico de Milán para los ángulos altos de la envolvente de vuelo.

Durante las diferentes sesiones de prueba, se han modificado y comprobado diversas geometrías externas para comprender todos los fenómenos aerodinámicos. Los componentes principales externos rediseñados y fabricados incluyen: componentes de fuselaje y morro, carenados, formas de góndolas y hiladores, empenaje, alas y flaperones. 

Los objetivos principales de la División de helicópteros de Leonardo y, por lo tanto, las razones por las que se han estado refiriendo a la tecnología CRP han sido esencialmente los siguientes dos aspectos:  

- El requisito de un calendario muy corto, pero con el nivel más alto de confiabilidad y características comunes, para fabricar las partes externas para el modelo de túnel de viento;

- La investigación de materiales con altas características mecánicas y aerodinámicas para estos componentes que normalmente se habría realizado con un material compuesto clásico.  

Este detalle es crucial para que las cargas aplicadas sean sostenibles y, por lo tanto, no se pueden subestimar. De hecho, las cargas aerodinámicas por el viento en el túnel son muy altas. El aspecto más crítico del proyecto es, por lo tanto, la resistencia a las cargas, pero también la necesidad de mantener buenas tolerancias dimensionales de un componente  tan grande bajo carga.

Es importante que los componentes de los carenados externos no se desvíen demasiado bajo carga. Además, incluso cuando no hay cargas externas, el producto debe tener características dimensionales con respecto a las especificaciones suministradas. Es importante recordar que el rendimiento de estos componentes afecta el rendimiento final de todo el proyecto, especialmente porque los carenados externos tienen que transferir las cargas aerodinámicas generadas por el fuselaje al marco interno. 

Para asegurar la capacidad del modelo para soportar las cargas esperadas durante las distintas fases de prueba del túnel de viento, se han realizado cálculos de tensión. Dichas evaluaciones de resistencia estructural se han ejecutado para todos los componentes críticos del modelo y para las condiciones de carga asignadas.

La envolvente de las condiciones de carga del modelo esperadas, obtenidas al escalar los valores de referencia a escala completa, es fundamental para permitir la evaluación estructural solicitada y permitir un diseño final de componentes del modelo capaz de garantizar la compatibilidad total con ambas restricciones del túnel de viento (por ejemplo, soportes) y equipos (por ejemplo, balances internos / externos). Los componentes de los componentes del modelo y las limitaciones relacionadas con el estrés, las concentraciones de estrés, la fatiga, etc. se han discutido durante la fase de diseño. 

La técnica de fabricación del modelo de túnel de viento ha cambiado a lo largo de los años: históricamente, dichos componentes se hubieran fabricado con una tecnología clásica de material compuesto.

Las restricciones de esta tecnología eran generalmente el tiempo de fabricación, bastante largo. El primer modelo de túnel de viento Leonardo HD se fabricó con maderas y componentes metálicos y luego se cambió a una solución mixta de madera y materiales compuestos de fibra.

Hoy en día todos los modelos se fabrican utilizando el enfoque CAD-CAM; se fresó y montó un marco estructural interno de aluminio y acero y todas las geometrías externas se obtuvieron a través de técnicas de impresión 3D. La impresión 3D avanzada combinada con el material Windform XT 2.0 ha convencido inmediatamente a Leonardo HD, gracias a su tiempo de fabricación muy corto y sus características de alto rendimiento.

 

 

 

 

 

 

Etiquetado como: Túnel de viento
Categoría: Impresoras 3D
Aplicación: Aeroespacial