La Marina de Estados Unidos respalda un proyecto para fabricar piezas de drones que combinen dos funciones: soportar cargas mecánicas y distribuir electricidad. Continuous Composites, la empresa responsable del desarrollo, obtuvo un contrato de investigación y desarrollo para pequeñas empresas correspondiente a la segunda fase del programa. Su propuesta consiste en incorporar conductores eléctricos directamente en los componentes estructurales durante la impresión tridimensional.
La finalidad es reducir la dependencia de las instalaciones eléctricas independientes que atraviesan las alas, el fuselaje y otras partes de un dron. En la construcción habitual, esos cables necesitan conectores, puntos de sujeción y recorridos protegidos. Todo ello ocupa espacio, añade peso y aumenta la complejidad de una aeronave con escaso volumen disponible. Las conexiones y los tendidos separados también introducen más elementos que requieren atención durante las reparaciones.
El procedimiento elegido se conoce como impresión 3D con fibras continuas. A diferencia de los métodos convencionales de impresión con polímeros, incorpora fibras de refuerzo continuas a medida que se fabrica cada componente. Los ingenieros pueden determinar la posición de esas fibras y de otros materiales dentro de la pieza. Así es posible integrar los conductores en el proceso de producción, en lugar de instalar toda la red eléctrica después de fabricar la estructura.
El trabajo inicial se centró en paneles de material compuesto reforzado con fibra de vidrio. En su interior se colocaron cables de cobre y elementos de fibra óptica. Las muestras pasaron por ensayos mecánicos destinados a comprobar si la inclusión de estos componentes debilitaba el material. Continuous Composites sostiene que su efecto sobre el comportamiento estructural fue mínimo. Las pruebas eléctricas, por otro lado, permitieron comprobar la viabilidad básica de la propuesta.
La segunda fase abordará trayectos eléctricos capaces de transportar una mayor cantidad de energía para aplicaciones más exigentes. El problema técnico no consiste únicamente en introducir cables en una pieza impresa: los conductores deben quedar situados y aislados de forma adecuada, sin generar zonas débiles en una estructura que al mismo tiempo tiene que resistir esfuerzos mecánicos.
El programa prevé comenzar esa evaluación con muestras pequeñas de material y pasar después a estructuras a escala reducida. Durante los 30 meses de esta fase se estudiarán los materiales, los procedimientos de fabricación y la manera de integrar los conductores. Existe además la posibilidad de ampliar el trabajo un año, con el objetivo de alcanzar una demostración a nivel de sistema mediante un componente funcional.
Una de las posibles consecuencias sería disponer de más espacio dentro de los drones militares. Si los conductores forman parte de las piezas estructurales, podrían eliminarse algunos recorridos independientes de cableado y parte de sus conectores. El espacio recuperado podría destinarse a baterías, sensores u otras cargas útiles. Esa ventaja dependerá de cuánto cableado convencional pueda sustituirse en la práctica.
La reparación de las aeronaves también podría cambiar. En lugar de desmontar una sección y luego desconectar o volver a colocar diversos cables, el personal de mantenimiento podría sustituir una pieza estructural multifuncional como una sola unidad. La reducción de conexiones expuestas disminuiría además los puntos susceptibles de sufrir daños durante la manipulación y el mantenimiento. Para los drones militares, la rapidez de las reparaciones y la disponibilidad de los aparatos tienen especial importancia durante las operaciones prolongadas.
La tecnología continúa en desarrollo y todavía no se sabe qué proporción de las instalaciones eléctricas actuales podrá quedar integrada en la estructura. El propósito del proyecto es comprobar si las piezas impresas pueden salir del proceso de fabricación listas no solo para resistir cargas, sino también para conducir electricidad y transmitir datos.
