El mecanizado de precisión aeroespacial es un sector de especialización que requiere un nivel de precisión y control extremadamente elevado para la producción de las partes más críticas. Aunque las enormes partes del avión captan la atención del observador público, los pequeños mecanismos intrincados de alta precisión, son esenciales para el funcionamiento de los sistemas críticos a bordo, desde la electrónica hasta los elementos de los motores.
La fabricación de piezas para aviones es crucial para la seguridad y rendimiento de las aeronaves. Requiere un control riguroso, especificaciones técnicas precisas y acabados de alta calidad. En este post hablaremos de los procesos de mecanizado, materiales, desafíos y el rol del control de calidad en el universo del mecanizado de precisión aeroespacial
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¿Qué es el mecanizado de precisión en la industria aeroespacial?
El mecanizado de precisión en la industria aeroespacial es la fabricación de componentes con exactitud milimétrica y acabados de precisión y pulido superficial estrictos, medidos en micras. Para las piezas pequeñas y no estructurales, esto es aún más exigente, ya que ellas deben encajar en conjuntos complejos con funciones muy específicas
En la aviación, la precisión es sinónimo de fiabilidad y seguridad. Las piezas, bajo condiciones extremas, deben cumplir especificaciones concretas para asegurar un rendimiento óptimo y una vida útil prolongada.
Materiales utilizados en el mecanizado aeronáutico
En el mecanizado de precisión aeroespacial, la elección del material es tan importante como el proceso de mecanizado mismo. Para las piezas pequeñas y no estructurales, la selección se rige por una combinación de factores como el peso, la resistencia a la corrosión, la resistencia a la fatiga, las propiedades térmicas y, por supuesto, la facilidad de mecanizado.
Algunos de los materiales más comunes incluyen:
Aleaciones de aluminio
Altamente valoradas en la industria del mecanizado de precisión aeroespacial por su ligera resistencia, facilidad para el mecanizado y mayor resistencia a la corrosión. Excelentes para fabricar componentes de aviónica, sistemas de control y piezas accesorias donde el bajo peso y la durabilidad son esenciales.
Aceros inoxidables
Resistentes a la corrosión, altas temperaturas y muy resistentes, ideales para piezas duraderas en ambientes corrosivos y su rendimiento superior compensa la dificultad de mecanizado.
Aleaciones de titanio
En el universo del mecanizado de precisión aeroespacial, tienen una buena relación resistencia-peso, así como resistencia a corrosión y alta temperatura, son determinantes en motores y trenes de aterrizaje. Aunque difíciles y costosos de mecanizar, su uso es indispensable donde la máxima resistencia y ligereza son indispensables.
Superlaciones de níquel
Ofrecen extrema resistencia a altas temperaturas y corrosión, son vitales en motores auxiliares y escapes, pero su mecanizado es muy difícil por su dureza y abrasividad, requiriendo herramientas y estrategias especializadas.
Materiales compuestos
En el ámbito de materiales aeronáuticos mecanizados, referirse a materiales compuestos es hablar de fibra de carbono o fibra de vidrio. Son materiales que requieren de post-mecanizado (fresado/taladrado) con herramientas de diamante, lo que es fundamental para crear componentes ligeros no estructurales en aeronaves, evitando la delaminación y manteniendo la integridad del material.
Plásticos de Ingeniería y Polímeros de Alto Rendimiento
Son esenciales en el terreno del mecanizado de precisión aeroespacial por su ligereza, resistencia a la corrosión, aislamiento eléctrico y baja fricción. Se usan en bujes y juntas, su mecanizado exige control de temperatura para evitar deformación y rebordes.
Principales procesos de mecanizado en la industria aeronáutica
La industria aeroespacial utiliza una variedad de procesos de mecanizado para piezas pequeñas no estructurales y la selección depende del material, geometría, tolerancias y volumen de producción. Algunos de ellos son:
Fresado CNC
El fresado CNC (Control Numérico por Computadora) es un proceso de mecanizado, muy usado y versátil, automatizado y controlado por computadora para lograr precisión, repetibilidad y complejidad, imposible de lograr por la mano humana.
En el mecanizado CNC en la industria aeronáutica, los tipos de fresado de acuerdo a la complejidad para su logro son:
- Fresado de 3 Ejes: que es perfecto para formas sencillas (superficies planas, ranuras), La herramienta corta en direcciones básicas (adelante/atrás, lado a lado, arriba/abajo).
- Fresado de 4 Ejes: que agrega rotación de la pieza y permite mecanizar desde varios lados sin moverla manualmente, lo que mejora la precisión en piezas con diseños redondos o que necesitan acceso a múltiples caras.
- Fresado de 5 Ejes: en el mecanizado de precisión aeroespacial es requerido para piezas muy complejas pues la herramienta puede cortar desde casi cualquier ángulo, y, es medular para formas curvas, aspas pequeñas o conductos complicados, fabricando la pieza en una sola operación con óptima exactitud y acabado.
Torneado CNC
Es esencial para piezas cilíndricas o con simetría rotacional en el terreno del mecanizado de precisión aeroespacial. Las modernas máquinas torno-fresadora integran taladrado y roscado, reduciendo errores, al tiempo que su precisión logra el ajuste y funcionamiento adecuado de componentes rotatorios en la industria.
Rectificado
En el mundo del mecanizado de precisión aeroespacial, el rectificado es un proceso de acabado abrasivo fundamental para lograr tolerancias ajustadas y superficies finas por cuanto mejora la precisión dimensional, reduce la fricción y aumenta la resistencia a la fatiga. Es vital para componentes como ejes y engranajes, con tipos específicos para distintas geometrías.
Electroerosión (EDM)
La Electroerosión (EDM) -Electrical Discharge Machining -es un proceso no convencional, dentro del mecanizado de precisión aeroespacial, que usa descargas eléctricas para remover material, perfecto para materiales duros y geometrías complejas.
Los tipos comunes de electroerosión son:
- EDM por Hilo: Un hilo corta perfiles intrincados, ideal para matrices y ranuras.
- EDM por Penetración: Un electrodo preformado crea cavidades que replican su forma, excelente para agujeros y detalles finos.
Taladrado de Precisión
Es importante en el contorno de los componentes mecanizados para aviones, por cuanto logra el diámetro, rectitud y acabado superficial exactos. Para piezas pequeñas, se usan micro-brocas, láser o EDM, perfecto para la fijación de componentes y sistemas de fluidos, garantizando la integridad del agujero.
Control de calidad en el mecanizado para aviones
El control de calidad en mecanizado aeronáutico no es la etapa final, sino parte integral y continúa de todo el proceso, y, comprende:
- Inspección en proceso: Mediciones continuas durante el mecanizado (con sondas, sistemas de visión o calibradores) para asegurar que las dimensiones se mantengan dentro de las tolerancias en el mecanizado aeroespacial
- CMM (Máquinas de Medición por Coordenadas): Herramienta principal para la inspección final. Una sonda mapea la pieza en 3D y la compara con el diseño digital, verificando geometrías y tolerancias complejas.
- Inspección de acabado superficial: Con rugosímetros, se mide la suavidad de la superficie, lo que es vital para reducir la fricción y mejorar la resistencia de la pieza.
- Ensayos No Destructivos (NDT): Técnicas para verificar la integridad interna sin dañar la pieza:
- Líquidos Penetrantes: Detecta fisuras superficiales.
- Partículas Magnéticas: Encuentra defectos en materiales magnéticos.
- Ultrasonidos: Identifica defectos internos como grietas.
- Rayos X (Radiografía): Muestra la estructura interna y defectos.
- Control de Materiales: Pruebas para confirmar que el material es el correcto y cumple con sus propiedades mecánicas (dureza, resistencia).
- Gestión de la Trazabilidad: Cada pieza se documenta desde la materia prima hasta el producto final, permitiendo rastrear y resolver problemas rápidamente.
- Certificaciones y Normativas: Dentro del mundo del mecanizado de precisión aeroespacial, los fabricantes deben cumplir con estándares estrictos sujetos a las normativas de la EASA (European Union Aviation Safety Agency), la certificación de Normas ISO y específicas del sector (AS/EN 9100) para su sistema de calidad, y, la supervisión directa de la Agencia Estatal de Seguridad Aérea (AESA) como autoridad nacional en España.
Excelente producto acabado y servicio integral
El mecanizado de precisión aeroespacial evoluciona para fabricar componentes no estructurales complejos. Combina materiales avanzados, procesos especializados y control de calidad riguroso, asegurando que los componentes cumplan con los altos estándares de seguridad y rendimiento de la aviación.
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