Los materiales compuestos avanzados están incursionando en muchos campos, especialmente en la industria aeroespacial, automotriz y de energías renovables, ya que son livianos y ayudan a ahorrar energía. Lo que aún falta son métodos de preproducción precisos y rápidos para optimizar la durabilidad de estructuras compuestas tan grandes. Por lo tanto, el objetivo del proyecto financiado con fondos europeos D-STANDART, lanzado recientemente, es desarrollar métodos efectivos para simular la durabilidad de grandes estructuras compuestas de cualquier diseño en condiciones realistas.
Los compuestos avanzados desempeñan un papel vital en los esfuerzos por lograr un futuro sin emisiones de carbono, creando estructuras resistentes al desgaste y livianas y, por lo tanto, energéticamente eficientes, por ejemplo, en los sectores aeroespacial y de turbinas eólicas. El uso cada vez mayor de estructuras compuestas grandes plantea preocupaciones sobre su resistencia al daño y durabilidad, que actualmente se evalúan típicamente utilizando técnicas imprecisas y que consumen mucho tiempo. Las estructuras a estas escalas experimentan cargas y tensiones extremas, especialmente cuando se optimizan para usar la menor cantidad de material posible. Por lo tanto, es necesaria una evaluación de fatiga precisa y confiable para la integridad a largo plazo de las estructuras livianas requeridas para un futuro sostenible.
El objetivo de D-STANDART es desarrollar métodos rápidos y efectivos para simular la durabilidad de estructuras compuestas a gran escala con disposición arbitraria en condiciones realistas (carga, entorno).
En la actualidad, la falta de una comprensión adecuada de la fatiga de los materiales compuestos generalmente se aborda utilizando enfoques de diseño conservadores para garantizar que el daño por impacto detectado o no detectado por la manipulación no provoque el crecimiento de grietas y fallas. Si bien este enfoque de diseño cuidadoso garantiza la seguridad del producto, no permite optimizar el peso y reducir el uso de materiales.
De hecho, la mayor parte del modelado de fatiga compuesta en el diseño se basa en extensiones hipotéticas del modelo de fatiga de la estructura metálica compuesta y, por lo tanto, no se puede utilizar de manera eficiente o eficaz.
Con el fin de mejorar el rendimiento de aplicación de los materiales compuestos para reducir el peso de la estructura y prolongar la vida útil, reduciendo así el impacto sobre el medio ambiente, D-STANDART resuelve este problema desde tres perspectivas:
Al acelerar la caracterización de las propiedades de fatiga de los compuestos, no hay necesidad de probar cada tipo de disposición individualmente y, finalmente, al desarrollar capacidades de modelado que vinculan el comportamiento de estructuras grandes con geometrías complejas y posibles defectos de fabricación para probar los resultados.
Con este fin, D-STANDART desarrollará nuevos métodos de prueba utilizando especímenes de propósito general para cuantificar correctamente los parámetros del material que determinan la durabilidad de los compuestos bajo carga cíclica. Mediante el uso de métodos de prueba de alta frecuencia, el tiempo de prueba se reducirá considerablemente. Estas pruebas de alta frecuencia se lograrán reduciendo la dependencia de la temperatura, lo que representa el autocalentamiento que se produce durante dichas pruebas. La caracterización de materiales se utilizará en modelos de alta fidelidad para simular el crecimiento de defectos en una variedad de escalas y en diferentes escalas en función de la velocidad y la carga cíclica.
Para aplicar estos modelos en un entorno de diseño industrial, D-STANDART utilizará modelos de agentes de inteligencia artificial (IA) utilizando datos de prueba y datos de prueba históricos de proyectos para adaptarse fácilmente a diferentes parámetros de diseño y diseños complejos, acelerando así el proceso de desarrollo y comercialización de componentes avanzados.
La verificación del rendimiento de la durabilidad simulada en los sectores aeroespacial y de energías renovables se seleccionó como dos ejemplos de aplicación de D-STANDART. Además, la circularidad y la sostenibilidad se evaluarán mediante una evaluación específica del ciclo de vida, el coste del ciclo de vida y el análisis de costes y beneficios.
D-STANDART involucra a nueve socios en cuatro países: Francia, Alemania, Holanda y el Reino Unido. El consejo asesor está formado por seis usuarios finales (Rolls Royce, Fokker Aerostructures, Leonardo. Siemens Gamesa, Embraer, Coexpair). El consorcio contará con el apoyo de la verificación de los requisitos de agua, guiará la certificación del proyecto y, en última instancia, respaldará la aceptación de los resultados. en estrecha colaboración con el Consejo Europeo de Modelado de Materiales (EMMC) y el Consejo Europeo de Caracterización de Materiales (EMCC). NLR coordinará el proyecto y será responsable de las pruebas de fatiga, la validación del modelo de fatiga de los compuestos y la configuración del hilo digital.
