Los adhesivos estructurales son materiales de unión que soportan cargas y se utilizan para unir metales, materiales compuestos, plásticos y otros sustratos en drones y sistemas no tripulados. Las tecnologías de adhesivos epoxi, acrílicos, de poliuretano, en película y flexibles sirven de soporte a las estructuras de UAV, UGV, USV, AUV y ROV, incluyendo fuselajes, componentes del casco, soportes de carga útil, conjuntos de propulsión, baterías y componentes electrónicos.
En esta página se presentan los principales proveedores de adhesivos estructurales, que ofrecen soluciones para distribuir las cargas a lo largo de las uniones, reduciendo al mismo tiempo la dependencia de los elementos de fijación mecánicos.
Los adhesivos estructurales crean uniones capaces de soportar cargas entre metales, materiales compuestos, plásticos y otros materiales sin depender exclusivamente de pernos, remaches o soldaduras. En drones y sistemas no tripulados, la unión con adhesivos estructurales puede reducir el número de elementos de fijación, favorecer una construcción ligera y distribuir las cargas a lo largo de una superficie de unión mayor.
ET5429 de Permabond
La selección del adhesivo no depende únicamente de los valores de resistencia publicados. Los materiales del sustrato, la preparación de la superficie, la geometría de la unión, el espesor de la línea de unión, la temperatura, la vibración, la fatiga, la humedad, la exposición a sustancias químicas, las condiciones de curado y el rendimiento de la fabricación influyen todos ellos en el rendimiento. Por lo tanto, las tecnologías adhesivas epoxi, acrílicas, de poliuretano y de otro tipo satisfacen distintos requisitos en las estructuras de los UAV, UGV, USV, AUV y ROV.
Los adhesivos estructurales epoxi se utilizan ampliamente cuando se da prioridad a una alta resistencia, rigidez, resistencia ambiental y una unión duradera. Un adhesivo epoxi de alta resistencia puede unir metales, materiales compuestos, cerámicas y determinados plásticos, en función de la formulación y la preparación de la superficie. Los sistemas epoxi estructurales resultan especialmente relevantes para los ensamblajes permanentes de fuselajes, paneles y materiales compuestos.
Los adhesivos acrílicos estructurales, incluidos los sistemas de metacrilato, pueden proporcionar un rápido desarrollo de la resistencia, tenacidad y una unión eficaz en una amplia gama de sustratos. Su curado relativamente rápido hace que los sistemas de adhesivos acrílicos estructurales resulten útiles en entornos de producción en los que es importante reducir el tiempo de fijación.
Muchos adhesivos estructurales de poliuretano ofrecen una mayor flexibilidad que los sistemas epoxi estructurales rígidos. Esto puede ayudar a que las uniones toleren las vibraciones, los impactos, los movimientos térmicos y las diferencias de rigidez entre sustratos. La resistencia a la temperatura, la resistencia a la humedad y otras propiedades ambientales dependen de la formulación concreta y deben ajustarse a las condiciones de funcionamiento previstas.
Los cianoacrilatos convencionales desarrollan rápidamente resistencia al manejo y pueden resultar útiles para componentes pequeños y de ajuste preciso o para ensamblajes secundarios. Su capacidad para rellenar huecos, su resistencia a la temperatura, su comportamiento ante impactos y su durabilidad frente a las condiciones ambientales varían considerablemente según la formulación. Por lo tanto, no deben considerarse un sustituto universal de los adhesivos estructurales aeroespaciales en uniones primarias que soportan carga.
Los adhesivos y selladores de silicona resultan útiles cuando las uniones deben soportar movimiento, expansión térmica, vibraciones o exposición ambiental. Su función suele diferir de la de los adhesivos estructurales de alta resistencia, ya que la flexibilidad, el sellado y la disipación de tensiones suelen ser más importantes que una elevada rigidez de la unión o la capacidad de transferencia de carga.
Los adhesivos en lámina proporcionan una cantidad controlada de material adhesivo en una capa preformada. Se utilizan ampliamente en procesos controlados de unión aeroespacial, de materiales compuestos, de paneles sándwich y de estructuras alveolares, en los que es importante que el espesor de la línea de unión y la distribución del adhesivo sean uniformes. Dependiendo del sistema, puede ser necesario un curado a temperatura elevada y la aplicación de presión, incluida la presión generada mediante el procesamiento con bolsa de vacío.
Los adhesivos monocomponentes simplifican la preparación del material, pero pueden requerir calor, humedad, luz ultravioleta u otro mecanismo de curado. Los adhesivos de dos componentes combinan los componentes reactivos antes de su aplicación y están disponibles en formulaciones de epoxi, acrílico, poliuretano y otras composiciones químicas. Deben tenerse en cuenta conjuntamente el método de curado, la vida útil, el tiempo de fijación, los requisitos de almacenamiento y el ritmo de producción.
TA437 de Permabond
Los adhesivos estructurales aeroespaciales permiten unir revestimientos, costillas, largueros, refuerzos, paneles sándwich, carenados y otras estructuras de vuelo de los UAV. La unión estructural distribuye las cargas por toda la zona de unión y permite reducir el número de orificios para fijaciones, lo que favorece la construcción ligera con materiales compuestos y mixtos. Las estructuras primarias también requieren un control de las cargas de desprendimiento y cizallamiento, la fatiga, los defectos de unión, la inspección, la preparación de superficies y la uniformidad en la fabricación.
Los UGV pueden utilizar adhesivos estructurales de alto rendimiento para paneles de la carrocería, insertos estructurales, conjuntos de materiales compuestos, estructuras protectoras y de blindaje, así como soportes para equipos. Los sistemas flexibles o reforzados pueden resultar adecuados cuando las vibraciones, los golpes, los impactos y las cargas repetidas inducidas por el terreno son significativos.
Los sistemas de adhesivos estructurales marinos pueden unir secciones de casco compuestas, carenados, cubiertas, soportes y componentes externos. Los adhesivos para estas plataformas deben evaluarse en cuanto a inmersión, temperatura, exposición al agua salada, presión hidrostática y ciclos de presión, cuando proceda, así como en cuanto a su compatibilidad con los materiales circundantes. No debe darse por sentado que la unión adhesiva sea adecuada para una junta principal del casco sometida a presión sin una cualificación específica en materia estructural, ambiental y de presión.
Un adhesivo para UAV o un adhesivo de unión estructural puede fijar carcasas de sensores, interfaces de carga útil, antenas, radomos, soportes y refuerzos internos. La unión adhesiva puede resultar útil cuando la perforación podría dañar un panel delgado, un laminado compuesto, una carcasa sellada o una estructura transparente a las radiofrecuencias.
Los adhesivos estructurales pueden soportar determinados soportes de motor, carcasas, imanes, soportes y conjuntos relacionados con la propulsión, siempre que estén homologados para las temperaturas, vibraciones, fatiga, impactos y cargas mecánicas previstas. Los conjuntos giratorios también pueden ejercer cargas centrífugas y térmicas. El diseño de la unión debe limitar las tensiones localizadas de desprendimiento y fisuración.
Los módulos de batería y los componentes electrónicos pueden requerir una unión combinada con aislamiento eléctrico, control de vibraciones o transferencia de calor. Los adhesivos estructurales termoconductores pueden proporcionar una fijación mecánica al tiempo que crean una vía térmica entre los componentes. El rendimiento térmico debe equilibrarse con las cargas mecánicas, la facilidad de mantenimiento, los requisitos de curado y las propiedades eléctricas, aspectos que deben verificarse en lugar de darse por sentados.
La cualificación debe reproducir, en la medida de lo posible, los sustratos pertinentes, la preparación de la superficie, el espesor de la línea de unión, el proceso de curado, la geometría de la unión, las cargas, la variación en la fabricación y las condiciones ambientales. Los métodos habituales de la ASTM pueden proporcionar datos comparativos e información sobre el control de procesos para la unión con adhesivos estructurales.
Estos métodos ayudan a caracterizar los materiales y los procesos de unión, pero los resultados de las probetas requieren una interpretación técnica. La norma ASTM D4896 advierte contra el uso directo de los valores de resistencia de las probetas de solapamiento simple como tensiones de diseño admisibles para uniones estructurales. Las aplicaciones críticas también deben tener en cuenta la fatiga, el envejecimiento ambiental, la fluencia cuando sea pertinente, el modo de fallo, la variación de fabricación, la capacidad de inspección y los ensayos a nivel de componentes.
La elección de un adhesivo estructural para aeronaves, un adhesivo estructural para aplicaciones marítimas o un material de unión general para sistemas no tripulados requiere tener en cuenta el conjunto completo del proceso de montaje y fabricación. Entre los factores importantes de selección se incluyen:
Los requisitos de fabricación también influyen en la elección entre adhesivos epoxi estructurales, acrílicos, de poliuretano y otras tecnologías. Los adhesivos de dos componentes, los sistemas de curado rápido, la dosificación automatizada y, en algunas aplicaciones, los adhesivos estructurales de curado UV pueden reducir el tiempo de montaje. Los sistemas de curado UV requieren luz suficiente para alcanzar la zona de unión requerida, mientras que todos los mecanismos de curado deben seguir siendo compatibles con la geometría de la unión y el control del proceso.
Para una producción a gran escala, un adhesivo de alta resistencia y curado rápido destinado al montaje automatizado de drones puede resultar adecuado siempre que ofrezca un tiempo de trabajo adecuado, una dosificación repetible, un tiempo de fijación apropiado y un rendimiento a largo plazo contrastado. Por lo tanto, el mejor adhesivo estructural es aquel sistema que cumpla los requisitos estructurales, medioambientales, de fabricación, de inspección y de reparación de la plataforma no tripulada a la que está destinado.
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