Quins plàstics es poden utilitzar com a parts aeroespacials

Les propietats del plàstic el fan adequat per a aplicacions aeroespacials, és per això que l’ús de peces de plàstic en el disseny aeroespacial s’ha quadruplicat durant els darrers 45 anys.

Els plàstics són molt més lleugers que els metalls, cosa que els fa adequats per a dissenys més dinàmics i peces d’avions més lleugeres i ofereixen un important estalvi de combustible. L’avantatge en la relació pes-força significa que per aconseguir la mateixa resistència, el plàstic només pesa una setena part del metall, o la meitat de l’alumini. Els plàstics també proporcionen resistència a la corrosió per a aplicacions en entorns difícils, així com una estabilitat mecànica relativament alta.

En comparació amb el vidre, els plàstics transparents tenen diversos avantatges en les aplicacions de fabricació aeroespacial. Les peces de plàstic transparents tenen un pes més lleuger i ofereixen una major resistència a l'impacte que el vidre, fet que és un factor clau de seguretat per als avions. Els plàstics transparents es poden formar de diverses maneres i es poden convertir en peces robustes, transparents i complexes.

En moltes aplicacions d'aeronaus, es necessita una gran lubricitat superficial per als coixinets i eixos, però a vegades és difícil lubricar per la seva ubicació. La nova tecnologia de plàstic autolubricant soluciona aquest problema en molts casos i aconsegueix una llarga vida útil sense un manteniment mínim.

Com a aïllant elèctric d'alta eficiència, el plàstic és la primera opció per a aplicacions aeroespacials. Molts plàstics tenen aquesta capacitat aïllant natural i, per tant, ofereixen una gran selecció de materials, tot i que alguns plàstics proporcionen una conductivitat gairebé nul·la. En aplicacions militars, el plàstic és un material aïllant eficaç dels radars per evitar la detecció.

A més, els plàstics ofereixen una gran flexibilitat en el disseny. Actualment, els enginyers disposen d'una àmplia gamma de termoplàstics i composites d'alt rendiment per triar per satisfer les altes exigències de qualsevol aplicació.

Finalment, la fabricació de peces de plàstic és generalment econòmica, i la clau és seleccionar el millor mètode per a la majoria de projectes d’un ampli ventall de mètodes de fabricació.

Evolució de les peces de plàstic de l'aviació

Històricament, la indústria aeroespacial i la indústria del plàstic han tret molt de peu, tot a la Segona Guerra Mundial.

L’aparició de la guerra ha accelerat el desenvolupament dels avions usats en combat. El 1940, el president dels Estats Units Roosevelt va augmentar la producció anual d’avions militars de 10.000 a 50.000 per donar suport a la guerra. Al mateix temps, l'escassetat de materials industrials clau, com ara metalls i cautxú, durant la guerra, ha promogut ràpidament l'ús de plàstics en la fabricació, inclosa la fabricació aeroespacial.

Els enginyers de la indústria aeroespacial van utilitzar inicialment vinil per substituir les peces de cautxú, especialment a l'interior dels dipòsits de combustible i les botes pilot. Aleshores s’utilitza el plàstic per fabricar un radoma que cobreixi l’aparell del radar. Com que les ones electromagnètiques són gairebé transparents, el plàstic s’utilitza ràpidament per maximitzar la transmissió.

A mesura que els enginyers van descobrir noves maneres d’aprofitar les propietats dels plàstics, es van desencadenar reaccions en cadena amb èxit. Als anys seixanta i setanta, el desenvolupament de plàstics d’alt rendiment va obrir una nova porta. Avui en dia, les peces de plàstic aeroespacial s’utilitzen àmpliament en el mercat de peces aprovades per la FAA, el material més ràpid i rendible per ajudar als fabricants d’aeroespacial a obtenir les peces que necessiten. Les peces de plàstic es troben en aplicacions aeroespacials, des de components de fuselatge fins a casquilles, coixinets, brackets i molt més.

Moltes parts de plàstic en aplicacions aeroespacials es fabriquen en lloc de donar forma o extruir-les. El mecanitzat és la millor opció quan el nombre de peces que cal substituir és limitat, a causa del rendiment i la precisió molt elevats que es poden aconseguir, així com de les toleràncies molt estrictes necessàries per als dissenys aeroespacials.

A més, el mecanitzat sol ser molt més barat. Si no produïu una gran quantitat de peces, el cost d'obertura del motlle serà bastant poc econòmic. El cost d’una eina per modelar per injecció pot arribar fins a 30.000 dòlars. Si necessiteu milers de parts, el cost de l’obertura de motlles és acceptable, però la indústria de l’aviació només necessita cent o menys alhora.

Evidentment, les peces de recanvi han de ser del mateix plàstic. No fa gaire, els fabricants aeroespacials van proporcionar mostres de peces originals als proveïdors de plàstic per a la seva reproducció. Ara permeten als enginyers plàstics obtenir mostres aprovades per la FAA directament del disseny del CAD.

Plàstic d'aviació

Amb tants plàstics d’alt rendiment per escollir, els enginyers poden triar el millor material per a qualsevol aplicació determinada. A continuació es presenten alguns dels plàstics que s’utilitzen habitualment en la indústria aeroespacial.

Delrin (POM): aquest material redueix la bretxa entre els metalls i els plàstics ordinaris, combinant resistència al fluix, força, rigidesa, duresa, estabilitat dimensional i duresa. És resistent al solvent, resistent al combustible, al desgast, al desgast baix i al fregament baix. Les seves propietats mecàniques bàsiques permeten resistir al desgast moderat.

Polieterimida ultra: es tracta d’un material de polieterimida termoplàstica amorfa (PEI) que combina propietats mecàniques, tèrmiques i elèctriques. La seva resistència mecànica, resistència a la calor, resistència a la corrosió i altres característiques, a més del fàcil processament i tractament superficial, es poden utilitzar en moltes aplicacions aeroespacials.

Policarbonat: un plàstic resistent i d’alt rendiment que és fàcil de processar, proporciona una excel·lent resistència a la calor i és l’elecció preferida pels components òptics per la seva transparència. És un material d'alta resistència amb 25 vegades la resistència a l'impacte de l'acrílic.

Polyetheretherketone (PEEK): un polímer que combina resistència, rigidesa i duresa i és ideal per a aplicacions amb temperatures elevades, humitat alta i càrregues pesades. La polietheretherona incorpora resistència a l’abrasió, a les substàncies químiques i a la humitat, així com resistència i rigidesa. També mostra una bona resistència al fregament i al desgast. Proporciona resistència a la hidròlisi i pot estar exposat a aigua i vapor d'alta pressió durant períodes de temps prolongats sense que es produeixi una degradació severa. A causa de la seva alta resistència a la temperatura, la polietheretherona és una elecció ideal quan la temperatura de processament supera els límits que poden suportar els plàstics convencionals.

Torlon: aquest plàstic pot suportar temperatures molt altes. A més, Torlon ofereix una resistència, resistència i rigidesa excel·lents, així com durabilitat i resistència als impactes. La seva resistència a la calor i a la pressió, combinades amb propietats autolubricants, la fan ideal per als coixinets.

Niló: un material bàsic per la seva resistència i resistència. És resistent a l’abrasió i té una bona resistència al desgast. També és fàcil de processar, lleuger i rendible. Per la seva excel·lent resistència al desgast, sovint és un recanvi per a peces fabricades amb metall, cautxú i altres materials.

Materials Ultra Pes Molecular (UHMW): quan els enginyers vulguin millorar l'eficiència dels equips i millorar la seva resistència al desgast i el seu rendiment de reducció de sorolls, triaran polietilè de pes molecular molt alt per fabricar peces de plàstic. UHMW també ofereix un excel·lent rendiment que inclou temperatura, resistència a l'impacte i resistència al desgast. Té un coeficient de fricció inferior al d’acer o a l’alumini.

Tefló: es tracta d’un fluorocarbon que s’adapta bé per al seu ús en ambients químics d’alta temperatura i químics on es requereix alta puresa i inertesa. Manté el seu rendiment en una àmplia gamma de temperatures i càrregues, i s'utilitza habitualment en la indústria aeroespacial per a aplicacions de segellat i resistència química.

Polisulfona: aquest material té una estabilitat tèrmica elevada i les peces acabades són estables i resistents a l'enforament i a la deformació sota càrrega continuada i temperatures elevades. Té una gran resistència a la tracció i, a mesura que augmenta la temperatura, el mòdul de flexió es manté elevat. La polisulfona és altament resistent als àcids minerals i als agents oxidants i és resistent a molts dissolvents no polars fins i tot a temperatures elevades i nivells de pressió moderats.

Amb el desenvolupament de la indústria aeroespacial, també s’han desenvolupat plàstics i les seves aplicacions. A causa de la combinació única de plàstics i el desenvolupament continu de nous materials plàstics, tenim raons per creure que els plàstics continuaran jugant un paper clau en la innovació de la indústria aeroespacial.