La industria aeronáutica se ha visto enfrentada a un gran reto: reducir el peso de los aviones, manteniendo los costes de fabricación. Nuevas técnicas y nuevos materiales de mecanización de piezas han ido asumiendo un papel cada vez más importante en cuanto al diseño de los componentes.
El incremento de demanda de materiales más ligeros (como aleaciones de aluminio y titanio) es la consecuencia de la tendencia en la producción de aviones más ligeros. Nuevas tecnologías de compuesto y metales que han ampliado las posibilidades para los diseñadores de piezas aeronáuticas. Pero ¿cómo este sector puede aprovechar estos materiales para la creación de componentes más ligeros?
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La revolución de la impresión 3D
La impresión 3D ha supuesto una revolución muy importante en muchos de los sectores industriales teniendo un gran impacto en el sector aeronáutico. Lo que hace unos años resultaba imposible de fabricar, en la actualidad se crea en cuestión de horas. Aunque pueda parecer que la impresión 3D ofrece una infinita libertad en cuanto al diseño, se debe entender cuáles son las posibilidades que nos ofrece y a qué se adapta mejor. Como por ejemplo, en el caso del sinterizado directo del metal por láser, conocido como DMSL, que se trata de un proceso de impresión 3D cuya finalidad es crear prototipos y piezas funcionales de metal. Este proceso es adecuado para diferentes tipos de aleaciones y es capaz de crear prototipos de los mismos materiales que los que tienen los componentes finales. Puesto que los componentes son construidos capa a capa, existe la posibilidad de diseñar formas internas, geometrías orgánicas que son imposibles de mecanizar de otra manera.
Perfeccionando el acabado mediante el mecanizado CNC
El mecanizado CNC es un proceso casi tan rápido como el de la impresión 3D, pero demás ofrece una amplia selección de materiales, donde se incluyen metales y plásticos que son aptos para la ingeniería. En determinados casos, este proceso de fabricación en un taller de mecanizado puede crear piezas más funcionales y con un aspecto de una calidad superior. Otra ventaja que incorpora este proceso es que aquellas piezas fabricadas mediante tornos de mecanizado CNC son difíciles de distinguir de otras piezas moldeadas, por lo que este proceso es ideal para prototipos de alta calidad, donde se puede utilizar guías como plantillas y otros accesorios.
Seleccionando el material
Una adecuada aleación de aluminio para la creación de piezas aeroespaciales a través de la impresión 3D es el AlSi10Mg. Debido a sus excelentes propiedades de fundición, es utilizado para fundir piezas de geometrías complejas y paredes finas. Esta aleación soporta una resistencia y rigidez importante, debido a su combinación de magnesio y silicio, que resulta ideal para aquellas piezas que son sometidas a elevadas cargas. Se pueden electro erosionar y mecanizar, incluso mecanizar por descarga eléctrica, siendo para el pulido, revestimiento, micro granallado y soldadura. Como alternativo, para los procesos de mecanización de piezas en las aleaciones de aluminio, tenemos el aluminio 2024, que se trata de una aleación de aluminio de una resistencia media-alta destinada para usos aeronáuticos, pues ofrece una buena rigidez y comportamiento frente a la fatiga y una gran resistencia para aplicaciones como en el caso de las piezas estructurales de fuselaje. En el caso del titanio, podemos observar que algunas de sus características lo hacen perfecto para usos en la aeronáutica, sin embargo complican también su proceso de mecanizado. Algunas de sus características como su dureza y baja conductividad del calor, hacer que se reduzcan las velocidades y por tanto la vida de las herramientas, por lo que requiere de una gran cantidad de refrigeración en el proceso de mecanizado, limitando la productividad de algunas formas, como por ejemplo las paredes finas. Por lo tanto, para múltiples aspectos, es más adecuado para los procesos de impresión 3D, donde se aprovecharán las beneficiosas propiedades del metal sin tener que incurrir en el desgaste de herramientas o costes adicionales de refrigeración.
¿Qué proceso debemos elegir?
Elegir el proceso de fabricación para la mecanización de piezas adecuado no es sencillo, pues son muchos los factores determinantes que influyen en la decisión de sí es más adecuado el mecanizado CNC o la impresión 3D en la fabricación de piezas y prototipos ligeros. Pues ambos procesos son ideales para las aleaciones de titanio y aluminio, dejando la decisión en otros criterios como el tiempo y la geometría de la pieza.
Por lo general, la impresión 3D suele ofrecer tiempos de producciones más rápidas, pero la pieza resultante de dicho proceso podría necesitar de un acabado extra. Para otros tipos de acabados más sencillos, el mecanizado CNC puede ser la opción más adecuada, pero con excepciones, pues puede conllevar mayores costes asociados a una necesidad de mayor precisión y complejidad.