AITIIP desarrolla un sistema robótico para desmantelar y reciclar materiales compuestos de los aviones del futuro

El centro tecnológico aragonés lidera el proyecto HELACS, que propone un innovador modelo robótico basado en el machine learning para transformar procesos de desmantelamiento de las aeronaves del futuro, que incorporan materiales compuestos en sus estructuras.

El centro tecnológico AITIIP lidera el proyecto europeo HELACS, que tiene como objetivo desarrollar una metodología doble de desmantelamiento integral controlada, para hacer posible la clasificación, el reciclaje y la reutilización de piezas de aviones hechas de materiales compuestos termoestables y termoplásticos, que hayan llegado al fin de su vida útil.

Anualmente, la industria aeronáutica genera más de 40.000 toneladas de residuos de material compuesto. Con la recuperación de materiales, la tecnología que propone HELACS favorecerá la transición de la próxima generación de aeronaves hacia un modelo de eficiencia energética.

El proyecto centra su investigación en el desarrollo de un modelo de reaprovechamiento que combinará un sistema de corte por agua (que permitirá trocear selectivamente la pieza termoestable en una dimensión idónea para su reciclaje) y un proceso de pirólisis (carbonización de la matriz termoestable, para reaprovechar las fibras de carbono que sobreviven a esta descomposición química).

Para realizar el corte por agua se está desarrollando una tecnología robótica basada en el machine learning. Esto es, el “humano”, empleando una dummy tool, marcará la ruta de corte con sus movimientos, y el robot clonará el trazado para realizar el corte con agua a alta presión.

Por otro lado, HELACS plantea también el reprocesamiento de materiales compuestos termoplásticos mediante una segunda tecnología de soldadura resistiva, que servirá para “despegar” los paneles y así volverlos a usar, aprovechando las propiedades de los materiales termoplásticos (pueden volver a fundir una vez consolidados).

El objetivo es mejorar la capacidad de reciclaje de componentes de aeronaves en un 40% y, por tanto, reducir en un 50% la emisión de CO2 de los aviones. La metodología revolucionaria de desmantelamiento de HELACS proveerá de herramientas necesarias para hacer más sostenible a la industria aeronáutica del futuro, incorporando la Economía Circular en sus procesos. En términos generales, HELACS espera movilizar de aquí a 2030 hasta 30 millones de euros, generando 750 nuevos puestos de trabajo directos, a lo largo de toda la cadena de valor de la industria aeronáutica europea.

La investigación, enmarcada en el programa de financiación Clean Sky 2 Joint Undertaken de la Unión Europea, cuenta con un presupuesto de casi dos millones de euros y la participación de cuatro socios de España, Bélgica y Reino Unido. AITIIP, como coordinador del proyecto, junto a sus socios PLATA, Centexbel y Gen2Carbon, validará los resultados del proyecto mediante una fase de demostración en el Aeropuerto de Teruel.

HELACS promoverá la creación de nuevas rutas de valorización que maximicen la retención de valor de los diferentes componentes de la aeronave, aumentando la competitividad y haciendo posible que Europa se sitúe a la vanguardia de los procesos de desmantelamiento a nivel mundial. Además, se estudiará la extrapolación de la metodología a otros sectores (ferroviario, automovilístico o construcción) que generan residuos de material compuesto y que comparten la misma necesidad de reformular sus prácticas ambientales.

Reprocesamiento de compuestos: corte selectivo por agua y soldadura resistiva

En la actualidad, el metal es el componente mayoritario de las piezas de las aeronaves, pero, desde hace unos años, la industria aeronáutica ha ido incorporando nuevos materiales, como los compuestos termoestables, que requieren ya de un sistema de reciclaje que permita extraer los componentes reutilizables (fibra de carbono) y reducir así residuos de este material compuesto, hasta ahora difícilmente reciclable. HELACS ofrece una solución tecnológica para reciclar tanto los materiales termoestables actualmente en auge como los termoplásticos, considerados los materiales que compondrán las aeronaves en un futuro algo más lejano.

En este sentido, HELACS plantea un proceso de desmantelamiento basado en un sistema de corte selectivo por agua a alta presión (más de 4000 bares) que permitirá trocear las piezas compuestas de matriz termoestable (fibra de carbono + resina epoxy). Después, dichas piezas se someterán a un proceso de pirólisis (calentamiento en ausencia de oxígeno) por el que se carbonizará dicha matriz y se reaprovechará la fibra de carbono resistente a la descomposición química.

Más allá del material compuesto termoestable, existen ya ensayos avanzados con materiales compuestos basados en termoplásticos que aspiran a convertirse en el componente estrella de las piezas aeronáuticas de la siguiente generación de aeronaves. Poniendo también el foco en estos nuevos materiales, HELACS incorpora asimismo en sus líneas de desarrollo una segunda tecnología de reprocesamiento de soldadura resistiva. Este segundo sistema hace uso de una malla resistiva extremadamente fina (35 µm) instalada durante el montaje en las interfases de unión entre paneles, y ayudará en la etapa de desensamblaje a despegar los paneles, haciendo pasar una corriente eléctrica por dicho elemento. Este, actuando como una resistencia eléctrica, se calentará fundiendo la matriz y permitiendo dicha separación.

Gracias a las revolucionarias metodologías que llegan con el proyecto HELACS, la industria aeronáutica podrá encontrar un innovador sistema tecnológico de desmantelamiento y mantenimiento de aeronaves para dar una nueva vida a los materiales, desarrollos e innovaciones que serán transferibles también a otras industrias.

UE Clean Sky 2 Joint Undertaken

Clean Sky 2 Joint Undertaken es un consorcio público-privado entre la Unión Europea y su industria aeronáutica, encargado de coordinar proyectos y líneas de investigación y desarrollo orientados a esa transición del conjunto de la industria aeronáutica hacia un horizonte más sostenible.

El proyecto HELACS ha recibido financiación de la Clean Sky 2 (JU). La JU recibe apoyo del programa de investigación e innovación Horizonte 2020 de la Unión Europea y de los miembros de la JU Clean Sky 2 distintos de la Unión.