El Instituto IMDEA Materiales participa en el proyecto Domminio (Digital Method for Improved Manufacturing of Next-Generation Multifunctional Airframe Parts), de la Unión Europea, en el que se están creando sensores inteligentes que proporcionarán a los ingenieros en tierra información actualizada en tiempo real sobre las aeronaves durante el vuelo.
Estos sensores inteligentes, diseñados en 3D para ser integrados en las propias piezas durante su fabricación, podrían proporcionar enormes beneficios tanto en coste como en seguridad a la industria aérea en los próximos años.
El papel de IMDEA Materiales dentro de este consorcio de investigación internacional consiste en llevar a cabo el trabajo experimental y de simulación avanzada necesario para desarrollar la tecnología de sensores y en la creación de modelos virtuales de alta fidelidad denominados «gemelos digitales».
“Se llaman gemelos digitales porque son modelos digitales muy precisos que se actualizan durante todo el ciclo de vida, replicando la pieza o componente físico de la aeronave en tiempo real”, explica el investigador de IMDEA Materiales, Moisés Zarzoso.
“Con esa información, las simulaciones que estamos desarrollando podrán analizar el riesgo que un potencial impacto pueda inducir en la integridad estructural del componente y determinar su vida útil restante”, comenta el investigador.
Esta investigación se lleva a cabo a través del grupo de Materiales Compuestos Estructurales del Instituto, dirigido por el Profesor Carlos González. El papel de simulación y modelización en el desarrollo de estos sensores de vanguardia permite a los investigadores superar unos límites de la caracterización de materiales.
“Para diseñar el sensor, tenemos que ser capaces de caracterizarlo”, dijo Zarzoso. “Podemos hacerlo mediante experimentos, pero también con simulaciones. Con las simulaciones se puede ir más allá en algunos aspectos. Se pueden estudiar los efectos de ciertos parámetros de diseño que serían imposibles, o extremadamente caros, de probar experimentalmente”.
La tecnología que se está desarrollando en el proyecto Domminio no sólo permitiría el control en tiempo real, sino que además también aplicaría técnicas avanzadas de impresión en 3D y avances en la producción de fibras de nanotubos de carbono (CNTs) para integrar el sensor dentro de la pieza durante su fabricación.
Esto significa que ya no sería necesario fijarlos después de la producción del componente, permitiendo además una reducción significativa de la cantidad de cableado eléctrico necesario para alimentar la actual generación de sensores de las aeronaves.
La combinación de sensores más ligeros y eficientes, junto con la reducción del cableado, hará que los aviones sean más eficientes desde el punto de vista del consumo de combustible y, por tanto, más respetuosos con el medio ambiente y más económicos para sus operadores.
El grupo de Nanocompuestos Multifuncionales, dirigido por Juan José Vilatela, también participa en el proyecto Domminio y ha asumido el papel de desarrollar el sensor de CNTs y el análisis experimental de sus propiedades piezoresistivas cuando se integran en el componente.
“Los sensores se están desarrollando para ser fabricados con estas fibras, que son increíblemente ligeros en comparación con los materiales existentes y que además consumen muy poca energía”, explicó Zarzoso. Los beneficios de esta tecnología, sin embargo, van más allá de la reducción de peso. También permitirá a las aerolíneas adoptar programas de mantenimiento más eficientes y eficaces.
“El mantenimiento de los aviones está programado, después de una cantidad predeterminada de horas de vuelo, hay que dejar de volar el avión para revisar las distintas piezas y componentes. Si se pudiera tener una nueva forma de diseñar y fabricar estos aviones, que pudiera dar información en tiempo real de los sensores sobre la salud estructural del fuselaje, se podría mejorar el proceso de mantenimiento”, comenta el investigador.
