Las aplicaciones aeronáuticas y espaciales plantean exigencias verdaderamente únicas a los materiales. Los polímeros de ultra alto rendimiento de Drake Plastics han demostrado su capacidad para ofrecer soluciones a estos retos extraordinarios.

Aplicaciones aeronáuticas de los materiales poliméricos de ultra alto rendimiento

Entre todas las industrias, la aeronáutica tiene uno de los conjuntos más diversos y complejos de componentes y sistemas. Los entornos operativos que deben soportar los materiales aeronáuticos difieren de forma igual de drástica. Independientemente del componente o sistema, la fiabilidad es primordial, y el peso ligero y el diseño eficiente en cuanto a espacio son prioridades siempre presentes.

Las condiciones de funcionamiento incluyen la exposición a combustibles de aviación, productos químicos de deshielo y lubricantes. Los cambios extremos de temperatura, las elevadas tensiones y cargas de apoyo y la necesidad de aislamiento térmico y aislamiento eléctrico y transparencia -o apantallamiento- EMI/RFI son algunos de los muchos retos que plantea la especificación del material óptimo para los componentes aeronáuticos.

Estos criterios de rendimiento para los diseños de precisión de los componentes aeronáuticos representan un telón de fondo ideal para los productos de polímero de ultra alto rendimiento de Drake. Entre los plásticos para aplicaciones aeronáuticas, nuestros materiales Torlon PAI, PEEK, Ryton R-4 PPS, Ultem PEI y AvaSpire PAEK proporcionan a los ingenieros aeronáuticos propiedades físicas superiores en diferentes combinaciones para satisfacer los requisitos de rendimiento de una diversa gama de componentes. Todos estos materiales poliméricos ofrecen niveles únicos de resistencia mecánica y a la temperatura, resistencia química, comportamiento ante el desgaste y los cojinetes, aislamiento térmico y propiedades de aislamiento eléctrico para satisfacer los requisitos más exigentes con eficacia y eficiencia.

En aplicaciones de aeroestructuras, Torlon PAI y PEEK proporcionan la alta resistencia y el aislamiento térmico para un rendimiento fiable en refuerzos para paneles compuestos, incluidos puntos duros, aislantes térmicos y fijaciones. Los componentes de los cojinetes y de desgaste también aprovechan los grados resistentes al desgaste de los polímeros de ultra alto rendimiento para ofrecer resistencia, larga vida útil y funcionamiento de precisión.

A modo de ejemplo, los casquillos de las puertas de los bloqueadores fabricados con Torlon PAI demuestran cómo se comporta este polímero de ultra alto rendimiento en componentes críticos de aeronaves en condiciones extremas de temperatura y carga. Las puertas de bloqueo crean el empuje inverso que frena a los aviones a reacción durante el aterrizaje. Los casquillos fijados al conjunto de bisagras de la puerta desempeñan un papel fundamental en el funcionamiento preciso de estas puertas. El PAI Torlon 4301 estuvo a la altura de las exigencias. Los casquillos fabricados con este grado de PAI mantienen su resistencia y estabilidad a temperaturas que oscilan entre -40° y 500°F (-40° y 260°C), y presentan un bajo desgaste por fricción mientras funcionan sin lubricación.

Los componentes utilizados en actuadores y controles, gestión térmica y de energía, sensores, protección de cables y otros sistemas y aplicaciones de apoyo confían en los polímeros de alto rendimiento de Drake para una mezcla diferente de propiedades. Lo mismo ocurre en las aplicaciones interiores de cabina para asientos, sistemas de refrigeración, sistemas de oxígeno, iluminación, sistemas de residuos por vacío y equipos de manipulación de cargas. Torlon PAI, Ultem PEI y PEEK combinan ligereza y resistencia a altas temperaturas con la estabilidad dimensional y el aislamiento térmico y eléctrico necesarios para estas piezas de precisión.

En los componentes del sistema de propulsión, Torlon PAI y PEEK combinan una resistencia química excepcional y una gran solidez con la ventaja añadida de la reducción de peso, un objetivo omnipresente en el diseño de aviones. Su versatilidad de aplicación también puede contribuir a diseños de sistemas innovadores que reduzcan el peso y el coste.

Los ingenieros de Boeing, por ejemplo, determinaron que pasar los conductos hidráulicos a través de los depósitos de combustible en lugar de alrededor de ellos supondría una reducción sustancial del peso de sus aviones de materiales compuestos. El reto consistía en aislar los conductos hidráulicos con un material capaz de soportar grandes cantidades de energía térmica y eléctrica. Torlon 4203 PAI proporcionó la solución. Su conductividad térmica extremadamente baja aísla la energía térmica entre el mamparo y el material compuesto. También evita los arcos eléctricos y mantiene su resistencia a las temperaturas que exigen las aplicaciones -40° a 350°F (-40° a 177°C).

Drake Plastics es un reconocido especialista en polímeros de ultra alto rendimiento. Nuestras décadas de experiencia en colaboración han ayudado a los ingenieros a desarrollar soluciones de selección de materiales y producción de piezas para numerosos retos de aplicaciones aeronáuticas como éstas.

Aplicaciones típicas de los polímeros de ultra alto rendimiento de Drake en aeronaves

  • Los aislantes y aisladores de Torlon 4203, PEEK, y Torlon 5030 reforzado con vidrio, GF PEEK y Ryton R-4 PPS ofrecen excelentes propiedades de barrera eléctrica. Los grados Torlon PAI y PEEK no reforzados ofrecen la conductividad térmica más baja para un aislamiento térmico óptimo.
  • Los engranajes sectoriales de Torlon 4203 moldeado por inyección mueven impecablemente los álabes guía de entrada en las turbinas de gas
  • Los conectores de batería en PEEK reforzado con vidrio al 30% proporcionan aislamiento eléctrico en los sistemas de propulsión
  • Los casquillos de puerta Blocker de Torlon 4301 soportan cargas elevadas y excursiones a 500 °F y resisten el desgaste sin lubricación
  • Los tornillos de Torlon 4203 proporcionan alta resistencia, transparencia EMI/RFI y peso reducido frente a las fijaciones metálicas
  • Las carcasas externas de las luces en Torlon PAI y PEEK reforzado con fibra mantienen las dimensiones a temperaturas extremas y resisten los daños por derrames de combustible y descongelantes.
  • Las conexiones de combustible y aire mecanizadas con Torlon 4203 Seamless Tube® amplían la autonomía de vuelo de los aviones de combate
  • Los bloques de terminales fabricados con Ultem 2300 reforzado con fibra de vidrio tienen la estabilidad dimensional y las propiedades eléctricas necesarias para la fiabilidad en los generadores de a bordo

Materiales poliméricos de ultra alto rendimiento en naves espaciales

Las naves espaciales tripuladas y no tripuladas aprovechan muchas de las mismas propiedades que han hecho de los polímeros de altísimo rendimiento de Drake Plastics una elección probada en aeronaves. Pero aunque algunos factores de rendimiento son comunes, otros entran en juego a niveles más intensos y otros son completamente exclusivos de las naves espaciales. Entre ellos se incluyen el frío extremo, los efectos de la gravedad cero y el potencial de desgasificación al vacíotransiciones bruscas y severas de altas a bajas temperaturas, propulsantes y productos químicos exóticos, y mayores tensiones, vibraciones y cargas. Tanto Torlon PAI como PEEK están a la altura de estos retos de rendimiento para aplicaciones de materiales en satélites y vehículos espaciales tripulados y no tripulados.

Los niveles de radiación en el espacio son otra consideración clave relacionada con el rendimiento a largo plazo de los polímeros en estas aplicaciones. Aunque muchos materiales se fragilizan, se ha demostrado que Torlon PAI, PEEK y Ultem PEI tienen una resistencia mucho mayor a la degradación de sus propiedades, incluso a altos niveles de exposición a la radiación.

Así lo confirma un informe del Centro de Aprendizaje de Fabricación de Materiales Compuestos de EE.UU. en unas pruebas que realizaron para determinar cómo la radiación podría degradar las propiedades físicas de un amplio grupo de termoplásticos. Las pruebas se realizaron con niveles de exposición de103 a109 rads. El Torlon 5030 PAI de alta resistencia, un polímero reforzado con vidrio al 30% extruido en formas y mecanizado en piezas por Drake Plastics, conservó el nivel requerido de propiedades mecánicas para superar satisfactoriamente las pruebas a109 rads, el nivel más alto de exposición en los procedimientos de prueba. El PEEK Victrex, otro polímero convertido por Drake Plastics en formas de stock y piezas mecanizadas y moldeadas de alto rendimiento, también pasó a109 rads. El PEI Ultem 2300 reforzado con vidrio al 30%, que Drake suministra en sus exclusivas y eficientes configuraciones mecanizables Seamless Tube®, demostró una impresionante retención de propiedades a 108rads.

Otra ventaja significativa de Torlon PAI y PEEK sobre muchos otros polímeros para aplicaciones en naves espaciales es que alivian la preocupación por la desgasificación en vacío en entornos de gravedad cero. Basándose en pruebas exhaustivas, grados específicos de estos dos polímeros se consideran materiales de baja desgasificación, con niveles de TML (pérdida total de masa) inferiores al 1% y un CVCM (material volátil condensable recogido) inferior al 0,1%. Los materiales termoplásticos con estos bajos niveles son especialmente importantes en muchas aplicaciones aeroespaciales críticas para evitar la contaminación causada por la desgasificación en entornos de alto vacío. La NASA incluye los grados selectos de Torlon PAI y PEEK y los detalles de los resultados de sus pruebas en su lista de materiales de baja emisión de gases que la agencia mantiene para aplicaciones en naves espaciales.

Otro factor convincente del uso de Torlon PAI y PEEK en aplicaciones aeroespaciales es su capacidad para conservar su tenacidad y ductilidad a las temperaturas criogénicas que experimentan los componentes críticos en este entorno. Dado el riesgo de impacto accidental en los espacios de trabajo restringidos y las condiciones extremas de temperaturas frías y gravedad cero del espacio, la resistencia a la rotura ocupa un lugar destacado en la lista de prioridades de rendimiento de los materiales utilizados en componentes, herramientas, conductos de líquidos y gases, acoplamientos y otras aplicaciones.

Con su creciente lista de éxitos en aplicaciones, Torlon PAI, PEEK, Ryton R-4 PPS, PEEK HT de alta temperatura y Ultem PEI están demostrando su valor como materiales ligeros y fiables de alto rendimiento para componentes de naves espaciales. La completa familia de materiales poliméricos ligeros de Drake Plastics ofrece a los ingenieros la posibilidad de elegir la combinación óptima de resistencia, estabilidad, propiedades de rodamiento y desgaste y resistencia química y térmica que mejor se adapte a los requisitos de su aplicación. En particular, la tenacidad de los polímeros Torlon PAI y PEEK a temperaturas criogénicas, junto con sus cualidades de baja desgasificación y resistencia a la degradación de propiedades por exposición a altos niveles de radiación, ya los han convertido en los materiales preferidos para una amplia variedad de componentes aeroespaciales.

Aplicaciones típicas de los materiales de ultra alto rendimiento de Drake en naves espaciales

  • Los engranajes sectoriales de Torlon 7130 de alta resistencia y estabilidad dimensional despliegan paneles solares para satélites
  • Los aislantes y aisladores de Torlon 4203 y PEEK sirven como excelentes barreras térmicas y eléctricas
  • Los herrajes de montaje en Torlon PAI y PEEK fijan todo, desde antenas a ventanas y tuberías de fluidos y gas y paneles aislantes
  • Las fijaciones y tornillos de Torlon 4203 resisten la degradación por exposición a la radiación, mantienen una gran resistencia y son más ligeros que los fabricados con metales.
  • Los componentes de hardware de los satélites en Ultem PEI proporcionan alta resistencia y blindaje EMI/RFI
  • Las cuñas de desgaste en grados de cojinete de PEEK y Torlon PAI mantienen la funcionalidad en sistemas de propulsión de satélites en órbita
  • Las juntas de las válvulas de oxidación y los casquillos de los motores de cohetes confían en la resistencia química, la solidez y la estabilidad dimensional del Torlon 4301 en condiciones extremas