La búsqueda de la ligereza
|
REVISTA DEDICADA AL
NÍQUEL Y A SUS APLICACIONES |
 |
| BOEING'S NEW 777 aircraft is designed with several major
components made of lightweight, non-metallic composite materials. |
 |
| NON-METALLIC COMPOSITE components can be
created in electroformed nickel tools, such as this. The consistent thickness of electroformed molds enables
the molds to heat evenly and quickly in an autoclave. |
|
| THE IDEAL SHAPE for an electroformed nickel
tool is a J-shape, such as this helicopter engine cover. |
|
| ELECTROFORMED NICKEL tool-making techniques
are ideal for creating shapes such as this BD100 tail cone. |
 |
| SIDE VIEW OF the BD100 tail cone tool which is also pictured above. |
 |
| A CO-ORDINATE MEASURING machine is used to
compare the surface contours (in this case, a C17 flap track fairing tool) with the design values to give
finished parts the proper dimensions. |
 |
| A CLOSE-UP of the CMM machine also pictured above. |
|
PDF of this article (460
kB) |
|
Read another Nickel
Magazine article on the use of nickel alloys in the making of composite
aircraft components here. |
Moldes de níquel electroformado ayudan a las compañías Airbus y Boeing a crear aeronaves más eficientes en el consumo de combustible. Por Carroll McCormick
Nickel magazine, Marcha, 2004 -- Los fabricantes de aeronaves a ambos lados del Atlántico han incrementado el uso de compuestos no-metálicos, sustituyendo a las aleaciones de aluminio para reducir el peso y así eficientizar el consumo de combustible de sus aviones comerciales. Mientras que estas son malas noticias para la industria del aluminio, son buenas para la industria del níquel.
La razón es que los moldes (o "herramientas" como a veces les llaman) que se usan para fabricar la mayoría de los componentes de fibra de carbono y otro compuestos están hechos tanto de K93600 o (Invar [TM]) o de una fina capa de níquel puro depositada en un sustrato de metal en un proceso conocido como "electroformado." Cada uno de ellos tiene su aplicación única.
Por ejemplo, la compañía Ex-Press Plastics Limited (Procesadora de Equipos), en Norfolk, Inglaterra, elabora herramientas de níquel electroformado que se emplean en la elaboración de las compuertas del tren de aterrizaje de la aeronave de Airbus A380. La compañía también ha fabricado un molde electroformado de 12.5 metros de largo para el elevador de la cola del Boeing 777.
Invar (que es una aleación con 36 % de níquel y 64 % hierro) tiene un coeficiente de expansión térmica cercano a cero que normalmente se utiliza en la elaboración de herramientas a partir de hojas soldadas o sólidos maquinados (para detalles ver la publicación de febrero del 2003 de la revista del Níquel). Sin embargo los moldes de níquel electroformado se crean depositando el níquel en tinas de plástico que son de resinas epóxicas la cual corresponde al tamaño y contorno de la parte de la aeronave.
Las herramientas electroformadas de las armazones son livianas y su espesor uniforme les permiten calentarse uniforme y rápidamente en el autoclave. "Si trabajas un autoclave a, digamos £60 por minuto, a la persona encargada de trabajarlo le interesa cuanto tiempo tarda en calentarse de manera uniforme la herramienta," explica Michael Shead, Director Técnico de Ventas de Ex-Press Plastics. "Se obtiene un mayor rendimiento de uno de tus más elevados activos. Usualmente el cuello de botella de Producción es el autoclave. Cuando existe mucha producción, el autoclave puede estar trabajando las veinticuatro horas del día." dice Shead.
En un proceso familiar para la gente dentro del negocio del electropulido, la superficie de la tina se rocía con una capa de nitrato de plata de solamente algunas micras de espesor para posteriormente sumergirla en una solución de sulfamato de níquel. El nitrato de plata actúa inicialmente como una capa conductora para que el níquel sea depositado en ella. "Entonces el níquel por si mismo se vuelve conductor y uno puede incrementar la corriente de carga del rectificador del baño," señala Shead.
El espesor final nominal del níquel es de cinco milímetros, dice Shead, no obstante, "nuestro objetivo es obtener depósitos con cuatro a seis milímetros." Si es más grueso, le toma más tiempo a la herramienta alcanzar la temperatura en el autoclave. Por otra parte, con este espesor nominal, la superficie de la herramienta puede ajustarse con una mesa de medición de coordenadas [CMM] para proporcionarle las dimensiones apropiadas a las partes terminadas.
Normalmente, una herramienta de níquel electroformado durará tanto como el fabricante tenga la necesidad de hacer componentes. Consecuentemente, si las velocidades de producción son altas, se necesitará más de una herramienta. En el caso de las compuertas del tren de aterrizaje de Airbus, se necesitaron cuatro herramientas.
Shead dice que las herramientas maquinadas eliminan las fugas de vacío que algunas veces se presentan en herramientas soldadas. Por otro lado, la superficie de la herramienta es más fácil de ajustar si el componente tiene un inaceptable Springback cuando es removido de la herramienta.
"Con el Invar, si el componente tiene Springback, algunas veces lo tienes que aceptar o tendrás que re-maquinar la herramienta," explica Shead. "Con el níquel electroformado, puedes ajustarlo para compensar el Springback del componente de carbono. La coraza está sujeta a una estructura de acero mediante pernos que puedes ajustar para jalar o empujar la coraza de níquel hasta su posición. Utilizamos una CMM con cabeza de cinco ejes que durante la exploración palpa toda la superficie de la herramienta y compara las lecturas con los datos del CAD." Entonces es cuando los técnicos ajustan los pernos para poner a punto la forma de la coraza.
Los diseñadores usan un factor de corrección en el archivo del CAD para compensar las diferencias del coeficiente de expansión térmica entre la coraza y el material del compuesto. La compañía emplea cerca de ocho toneladas de níquel al año.
El invar encuentra aplicaciones en herramientas para embutido profundo, incluyendo, por ejemplo, cajas en forma de U con esquinas de casi 90 [grados]. "Este puede ser el caso más severo para una herramienta electroformada," dice Shead. "La herramienta puede comprimir la parte conforme se va enfriando. Una forma ideal de una herramienta electroformada es en forma de J que está plena de ángulos diseñados en los costados y un gran radio en el fondo. El borde de ataque de las alas y los elevadores así como las góndolas del motor son buenos ejemplos. El radio mínimo [que puede obtenerse] es igual al espesor de la coraza; mientras más pequeños, los radios internos reducirán el espesor de la coraza".
Las herramienta de las corazas electroformadas son muy apropiadas para componentes con curvas en 3-D; una forma tal y como la góndola del motor es un reto para el fabricante de moldes con Invar.
Carroll McCormick is a Montreal-based
freelance writer.
PHOTOS: Ex-Press Plastics
Limited
 Mike Shead Technical Sales Manager Ex-Press Plastics Limited 8 Beccles Road, Loddon, Norwich, Norfolk Nr14 6JL Ph: 44 1 508 528000 Fax: 01508 528764 Correo Electrónico: mbs@ex-pressplastics.com |
