El ITA presenta en MATCOMP25 el control térmico avanzado de proceso VARI con molde autocalefactado

El Instituto Tecnológico de Aragón ITA ha presentado en el congreso MATCOMP25, celebrado en Barcelona, una investigación realizada junto a AERNNOVA, en la que han logrado el control térmico avanzado de proceso VARI con molde autocalefactado.

En este trabajo han participado por parte del ITA: Miguel Escolano, Ignacio Conde, Miguel Lizaranzu, José Manuel Rodríguez, Javier Orús y Manuel Laspalas. Y Federico Martín de la Escalera, por parte de AERNNOVA.

Manuel Laspalas fue el encargado de presentar esta investigación en el foro de MATCOMP25. Según explicó: “La fabricación de materiales compuestos en vía líquida con resinas termoestables requiere un control preciso de las temperaturas durante todo el proceso. En el caso específico de infusión con vacío (VARI) en un molde autocalefactado, un lado de la pieza está en contacto con el molde, que es el que incorpora los elementos calefactores (resistencias), mientras que el otro lado lo está con los consumibles (pelable, sangrador, malla, bolsa de vacío), lo que impone una condición térmica sustancialmente diferente que puede crear gradientes térmicos. Con el objeto de conseguir la mayor uniformidad térmica posible, no sólo a lo largo de la pieza, sino también a través de su espesor, se han incorporado elementos calefactores externos adicionales a un molde prototipo sensorizado de un tramo de borde de ataque aeronáutico”.

Añadió cómo “el control térmico de este proceso se ha desarrollado mediante el método MPC (Model Predictive Control), que permite aplicar la potencia necesaria a las fuentes de calor para controlar la temperatura en los puntos de medida, en base a predicciones obtenidas de un modelo térmico de orden reducido (MOR). Esta representación reducida se ha generado mediante la técnica POD (Proper Orthogonal Decomposition) a partir de las matrices térmicas obtenidas de un modelo de elementos finitos (MEF) del molde prototipo, previamente ajustado y validado. Con el fin de detectar y compensar los comportamientos no lineales presentes en el sistema, principalmente debidos a dependencias con la temperatura de los coeficientes de convección, se implementa un estimador de perturbaciones mediante filtro de Kalman”.

Manuel Laspalas señaló que, “adicionalmente, el modelo de orden reducido permite obtener una representación térmica del sistema completo, lo que facilita la implementación de sensores virtuales de forma que se controla, no solo la temperatura en los puntos de medida, sino también en puntos de la pieza estratégicamente seleccionados, ayudando a mantener una distribución de temperatura homogénea en el material durante el proceso de fabricación”.

El esquema de control se ha validado experimentalmente sobre el molde prototipo, obteniendo un seguimiento preciso del perfil de temperaturas y cumpliendo con los estándares de fabricación de la pieza.

Sobre MATCOMP25

Más de 250 congresistas, expertos en el campo de los materiales compuestos, han asistido al congreso co-organizado por el Centro Internacional de Métodos Numéricos en Ingeniería (CIMNE) adscrito a la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC) y la Asociación Española de Materiales Compuestos (AEMAC) celebrado del 8 al 10 de julio, en el World Trade Center de Barcelona.

MATCOMP25 se plantea como una reflexión colectiva sobre los principales retos a los que se enfrentaran los materiales compuestos y las industrias usuarias de los mismos. Con periodicidad bienal, constituye el encuentro más importante de la comunidad académica, científica y empresarial del campo de los materiales compuestos en España.