Piezas de motores aeronáuticos mejores gracias a la sinterización por láser
La fabricación de componentes para motores aeronáuticos no es tarea fácil, ya que éstos deben tener un peso ligero y a la vez ser capaces de resistir las condiciones más exigentes. Concretamente, tienen que soportar 1.000 rotaciones por segundo y temperaturas de hasta 2.000 °C y, por encima de todo, ajustarse a estrictas normas de seguridad. Ahora un equipo de investigadores financiados con fondos comunitarios no sólo ha ideado una técnica para producir piezas que cumplan todas las condiciones indicadas, sino también para hacerlo con rapidez y a un coste razonable. El proyecto FANTASIA («Cadenas de fabricación generativa flexibles y de formas casi acabadas y técnicas de reparación para piezas de motores aeronáuticos de formas complejas») recibió una financiación de 3,78 millones de euros por el área temática «Aeronáutica y espacio» del Sexto Programa Marco (6PM). El consorcio de este proyecto, formado por veinte entidades y encabezado por el Instituto Fraunhofer de Tecnología Láser (ILT, Alemania), ha demostrado que por medio de la sinterización selectiva por láser (SLM) se pueden fabricar y reparar componentes de motores aeronáuticos eficientes, de gran resistencia y de formas complejas. Las pruebas realizadas han demostrado que la calidad de los componentes producidos con esta técnica es igual o mejor que la de los fabricados con otras técnicas convencionales. La SLM consiste en fabricar la pieza por capas empleando un polvo metálico que se aplica al sustrato y se fija a él al fundirse de forma instantánea mediante un haz de láser de alta potencia, de manera que se establece una unión permanente con el resto del objeto. «Este proceso permite efectuar reparaciones perfectas de piezas de motores dañadas y también construir componentes completos que no pueden producirse con técnicas convencionales como el fresado y la fundición», explicó el Dr. Konrad Wissenbach del ILT, coordinador de FANTASIA. «Además, ahora son posibles geometrías y diseños que antes sólo se podían imaginar.» Asimismo, las pruebas realizadas han demostrado que la duración de los ciclos de fabricación se puede acortar en al menos un 40% con la SLM y otros métodos generativos con láser. En último término, esto supondría ahorros de hasta el 50% del material empleado y de no menos del 40% de los costes de reparación. El Dr. Wissenbach puntualizó que por el momento la técnica de la SLM no es adecuada para todos los materiales con los que se fabrican turbinas, pero que su equipo ya ha observado resultados muy satisfactorios con Inconel 718, una superaleación a base de níquel, y también con aleaciones de titanio. Éste recordó también que aún hay que investigar de forma específica ciertos materiales proclives a la formación de grietas o a la ruptura. En la actualidad el equipo estudia formas de aplicar la sinterización o el moldeo para sellar grietas en componentes causadas por fatiga. Pero como más vale prevenir que curar, estos ingenieros están también experimentando con distintas formas de prevenir desde un principio el agrietamiento, por ejemplo variando la potencia del láser aplicado y la geometría del haz de láser. También están prestando atención a los efectos que tiene el precalentamiento de la plataforma de construcción en la calidad del producto, y a la necesidad de mejorar la productividad del método, puesto que, tratándose de recubrimientos de un grosor de entre 30 y 100 micrómetros, la producción de componentes de gran tamaño puede ser excesivamente lenta. «[Éste último] es un aspecto en el que podemos variar el tamaño del diámetro del haz: más grande en superficies amplias y más pequeño en los contornos», añadió el Dr. Wissenbach. «De ese modo nos proponemos multiplicar por diez la velocidad del proceso.» En las investigaciones de FANTASIA participan institutos científicos y entidades privadas de Francia, Alemania, Italia, Letonia, España, Sudáfrica y Suiza.