Análisis de las arrugas y optimización de los procesos de hidroformado de laminados metálicos de fibra sin curar para estructuras de carenado de aeronaves

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Ingeniería Aeroespacial
• Procesos de fabricación

Sus antecedentes:

• Los laminados de fibra metálica (FML) ofrecen propiedades mecánicas superiores para aplicaciones aeroespaciales.
• Los métodos de fabricación convencionales luchan con formas complejas de FML debido a las limitaciones del material.
• Se necesitan técnicas avanzadas para producir componentes FML complejos para aeronaves.

Objetivo del estudio:

• Investigar la viabilidad de un proceso combinado de hidroformación y curado para piezas complejas de FML.
• Analizar y optimizar los parámetros para prevenir las arrugas durante la hidroformación de la FML.
• Desarrollar un método de fabricación rentable y eficiente en el tiempo para componentes aeroespaciales.

Principales métodos:

• Hidroformado combinado con un posterior proceso de curado.
• Análisis de la formación de arrugas bajo diferentes parámetros (geometría del espacio vacío, fuerza del soporte del espacio vacío, presión de la cavidad).
• Modelado de elementos finitos (FEM) y verificación experimental del proceso de hidroformación.

Principales resultados:

• Optimización de la geometría inicial del hueco, la fuerza del soporte del hueco y la presión de la cavidad para mitigar las arrugas del borde de la brida.
• Aplicación exitosa de materiales de soporte local para reducir las arrugas en las esquinas afiladas.
• Las predicciones de FEM del proceso de hidroformación dinámica fueron validadas por resultados experimentales.

Conclusiones:

• El método propuesto de hidroformado y curado es factible para la fabricación de piezas aeroespaciales FML de formas complejas.
• El proceso optimizado controla eficazmente la formación de arrugas y reduce los defectos del laminado.
• Este enfoque presenta un potencial significativo para reducir los costos y el tiempo de fabricación en la industria aeroespacial.