Los panales y materiales de nido de abeja se utilizan para fabricar paneles sándwich con un núcleo de nido de abeja que posee una enorme resistencia a la compresión. La utilización de materiales como el papel, los termoplásticos o la tela para el material del núcleo permite la producción de estructuras de nido de abeja ligeras con una resistencia estructural sustancial, independientemente de la resistencia de los componentes del edificio.

El diseño de las estructuras de panal es comparable al de la colmena natural. La geometría de estas estructuras varía significativamente, sin embargo todas poseen una capa de celdas huecas entre paredes verticales delgadas. Las celdas tienen principalmente forma hexagonal o están dispuestas en columnas. Los panales de abejas se utilizan ampliamente en aplicaciones que implican superficies planas o ligeramente curvadas debido a su alta resistencia específica. Su resistencia es una de las principales razones por las que se instalan de forma generalizada en la industria aeroespacial, así como en otros sectores, como el de los envases, el de los muebles, el de la automoción y el de los artículos deportivos.

El uso de los panales de abeja en estructuras artificiales tiene una larga historia que se remonta a la antigüedad clásica. Euclides y Zenodoro fueron de los primeros matemáticos griegos que aprendieron que las formas hexagonales hacen el uso más eficiente y robusto del espacio y los materiales. La cúpula del Panteón de Roma es uno de los primeros ejemplos, ya que utiliza estructuras de nido de abeja en sus nervaduras estructurales interiores. En 1638, Galileo inició un debate sobre la resistencia de los sólidos huecos. En 1859, Charles Darwin observó que las estructuras alveolares son ideales para economizar mano de obra y cera. En 1901 se desarrollaron tres técnicas fundamentales utilizadas para la producción de estructuras alveolares, como la expansión, la ondulación y el moldeado. Hugo Junkers patentó la aplicación del primer núcleo de panal en aviones en 1915. Norman de Bruyne, de Aero Research Limited, logró el éxito inicial en la unión adhesiva estructural de las estructuras de sándwich de nido de abeja en 1938.

Tipos

Los núcleos de nido de abeja se fabrican con una gran variedad de materiales. Estos van desde el papel y el cartón, utilizados para proporcionar una baja resistencia y rigidez para aplicaciones de baja carga, hasta una mayor resistencia y rigidez para aplicaciones de mayor rendimiento, como en las estructuras de los aviones. Los panales se transforman en estructuras compuestas planas o curvas. Forman complejas formas curvas compuestas sin necesidad de una fuerza mecánica excesiva o de calentamiento.

Los núcleos de panal termoplásticos se producen mediante un proceso de extrusión y se cortan hasta alcanzar su grosor. Otros tipos de panales hechos de papel o aluminio siguen un proceso de producción de varias etapas. Estos procesos implican la impresión de grandes láminas finas del material y su apilamiento en una prensa calentada para facilitar la unión adhesiva. Estas láminas se estiran y expanden en hojas de formas celulares hexagonales continuas. Las propiedades de los materiales en forma de panal dependen del tamaño de las celdas, así como del grosor y la resistencia del material utilizado.

Los principales tipos de panales son:

Panales de aluminio

Estos panales poseen la más alta relación resistencia/peso, incomparable con cualquier otro material estructural. Tienen una mezcla de formas geométricas de celdas y propiedades controladas por el grosor de la lámina y el tamaño de las celdas. El panal resultante se presenta en forma de bloque no expandido y se estira para formar una lámina.

Los panales de aluminio corren el riesgo de corroerse si se aplican en algunas aplicaciones, como las estructuras marinas. Este tipo de panal se deforma irreversiblemente al impactar con un laminado con núcleo.

Los panales de Nomex

Los panales de Nomex se fabrican con papel Nomex, un tipo de papel basado en fibras de Kevlar. Estos núcleos de nido de abeja combinan una alta resistencia con propiedades ignífugas y se utilizan en paneles interiores de aviones, así como en otros componentes de alto rendimiento. Se prefieren por su baja densidad, su estabilidad sólida y su resistencia mecánica, aunque son más caros que otros materiales.

Núcleos de panal termoplásticos

Los núcleos de panal termoplásticos son ligeros y fácilmente reciclables. El principal inconveniente es la dificultad para crear una fuerte unión entre un panal y la piel. Existen varios tipos:

• El ABS ofrece una estructura rígida, tenacidad, dureza superficial, resistencia al impacto y estabilidad dimensional
• El policarbonato ofrece estabilidad frente a los rayos UV, buena transmisión de la luz, sólida resistencia al calor y propiedades de autoextinguibilidad
• El polipropileno proporciona una excepcional resistencia química
• El polietileno es un material de núcleo de uso general de bajo coste

Paneles de acero inoxidable

Estos núcleos son ideales para entornos hostiles y se utilizan en puertas y suelos de trenes, mamparas y otras áreas.

Aplicaciones

Los panales se aplican en una amplia gama de industrias, como la aeroespacial, la de artículos deportivos, la del automóvil y la de la construcción. Las aplicaciones incluyen:

• Cascos de carreras
• Volantes
• Helicópteros
• Aviones a reacción
• Subestructura de cohetes
• Tecnología LED
• Tecnología de altavoces
• Estructura de espejos de telescopio estructura
• Estructuras automotrices
• Cuadros de nieve
• Cabezales
• Puertas de tren

Selección de panales y materiales de panal

Al seleccionar panales y materiales de panal, hay que tener en cuenta los requisitos específicos de rendimiento. Dadas sus diferentes propiedades y calidades, consulte las especificaciones del fabricante para obtener más detalles sobre las capacidades del producto.

Normas

ASTM E1091 – Especificación estándar para el núcleo de nido de abeja no metálico para su uso en paneles de refugio