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Development of Aero Engine Component Manufacture using Laser Additive Manufacturing

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La fabricación aditiva cobra impulso

Actualmente, la fabricación de motores de avión provoca cantidades ingentes de residuos a la vez que requiere el empleo de productos químicos tóxicos. Un equipo de científicos financiado por la UE ha propuesto utilizar la fabricación aditiva para reducir el impacto medioambiental del transporte aéreo.

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Los fabricantes de motores aeronáuticos se ven cada vez más presionados para reducir el impacto medioambiental del transporte aéreo y, al mismo tiempo, mejorar el rendimiento y reducir los costes. Una técnica revolucionaria de fabricación, introducida por primera vez en los años ochenta, puede aportar los medios que lo hagan viable. La fabricación aditiva se aparta de las técnicas tradicionales sustractivas de mecanizado que se basan en el arranque de material por corte o fresado. Sigue un proceso aditivo en el que, partiendo de un modelo digital, se aplican cantidades pequeñas de materiales en capas sucesivas que dan lugar a piezas tridimensionales de prácticamente cualquier forma. Si bien se emplea ampliamente en la fabricación de prototipos, la aplicación directa de este concepto a la fabricación se ha visto limitada hasta la fecha debido a su escasa productividad y a las características inferiores de los materiales utilizados. Con el proyecto MERLIN (Development of aero engine component manufacture using laser additive manufacturing), financiado por la UE, ahora se han realizado avances en este campo. En concreto, se han desarrollado con más profundidad dos tecnologías de fabricación aditiva: la deposición metálica por láser (LMD) y la fusión selectiva por láser (SLM). Las técnicas por láser ofrecen la posibilidad de crear detalles pequeños y precisos así como unos buenos acabados superficiales, aspectos que no permiten la fabricación aditiva por haz de electrones o por arco. La SLM utiliza un barrido de puntos láser sobre un lecho pulverulento que funde localmente el polvo siguiendo un patrón predefinido, con una exactitud que va de los cincuenta a los doscientos cincuenta micrómetros. La LMD, en cambio, utiliza un láser para procesar el polvo y construir estructuras tridimensionales autosustentadas de tamaño reducido, de hasta doscientos micrómetros. Dentro del marco temporal del proyecto MERLIN esas dos técnicas han ofrecido muy buenas perspectivas de cara a la fabricación de piezas aeronáuticas de altas prestaciones. Permiten diseñar unos productos totalmente nuevos, imposibles de fabricar actualmente mediante procesos convencionales como el moldeo o el mecanizado. Además, ambas técnicas aditivas por láser posibilitan geometrías complicadas que otorgan funcionalidades avanzadas a los productos, utilizando una amplia gama de materiales aleados complejos. Se han producido diez muestras genéricas y componentes de motores aeronáuticos para demostrar sus ventajas. Los participantes del proyecto han preparado asimismo unas especificaciones de ensayos no destructivos para la LMD y para la SLM que incluyen los requisitos para los equipos de pruebas en línea —tanto ultrasónicos convencionales como por láser—. Se han desarrollado técnicas de monitorización y control para la validación geométrica en el proceso. El proyecto MERLIN ha aportado tecnologías disruptivas de fabricación aditiva de alto valor, capaces de aumentar drásticamente los rendimientos. En combinación con la capacidad para proporcionar piezas ligeras y de alto rendimiento, esta tecnología debería tener un impacto positivo sobre el medio ambiente y la competitividad de la industria aeroespacial.

Palabras clave

Fabricación aditiva, motores de avión, motor aeronáutico, deposición metálica por láser, fusión selectiva por láser

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