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FP7

Hi-StA-Part — Resultado resumido

Project ID: 325931
Financiado con arreglo a: FP7-JTI
País: Reino Unido
Dominio: Industria

Sinterización selectiva por láser de aleaciones de aluminio

Los últimos diseños de aviones llevan a los fabricantes a utilizar procesos nuevos que permiten importantes reducciones de peso. Al mismo tiempo, se evoluciona hacia formas cada vez más complejas. La sinterización selectiva por láser se perfila como una técnica candidata para superar estos retos, pero no son muchos quienes la utilizan al no haber alcanzado una madurez suficiente.
Sinterización selectiva por láser de aleaciones de aluminio
Con esta técnica se pueden fabricar piezas complejas a partir de polvos metálicos y, quizás, ahorrar notablemente en material, energía y tiempo. Actualmente se suele emplear en ingeniería con aleaciones de titanio, de níquel y con aceros inoxidables.

El proyecto HI-STA-PART (High strength aluminium alloy parts by selective laser melting), financiado por la UE, tenía el cometido de demostrar su idoneidad para fabricar piezas en aleaciones de aluminio que fuesen adecuadas para la industria aeroespacial. La sinterización selectiva por láser de aleaciones de aluminio no constituye un proceso tan directo como cuando se aplica a otros materiales, dado el conjunto de propiedades físicas que las caracterizan.

El aluminio se caracteriza por una absorción reducida de radiación infrarroja y una conductividad térmica elevada, combinación que da lugar a piezas relativamente porosas. Para abordar este problema, los técnicos recurren a láseres de potencias elevadas y a barridos múltiples por cada capa con el propósito de subsanar cualquier defecto.

El equipo del proyecto HI-STA-PART se centró en una aleación nueva denominada Scalmalloy®, que se caracteriza por su resistencia elevada y su soldabilidad. Esta aleación de aluminio-magnesio-escandio de segunda generación se había desarrollado aparte del proyecto para la fabricación de piezas aeronáuticas de aluminio.

Los investigadores analizaron la granulometría de los polvos metálicos de Scalmalloy® y hallaron que se adaptaba a los requisitos de la sinterización selectiva por láser. Además, se estimó que su densidad compactada se hallaba alrededor del 51-52 %, muy parecida a la de otros tipos de polvos utilizados hasta entonces.

Se ensayó asimismo la fluencia de los polvos en distintos sistemas de sinterización selectiva por láser. Los resultados confirmaron su procesabilidad por láser y, por lo tanto, que se puede emplear para fabricar componentes de demostración. Uno de ellos fue el tambor de bloqueo de un mecanismo de apertura de puerta y otro fue una cartela de una aeronave.

Una vez fabricados los componentes de demostración, los investigadores buscaron posibles desviaciones con respecto al modelo diseñado por ordenador; dichas desviaciones no superaron los ± 0,250 mm. Este valor relativamente pequeño apuntó a la necesidad de un mecanizado final para garantizar un funcionamiento óptimo de las piezas.

Las piezas fabricadas durante el proyecto HI-STA-PART se sometieron también a ensayos de fatiga y dureza. A pesar de la corrosión localizada observada a nivel superficial y de la dureza relativamente baja en comparación a otras aleaciones de aluminio, quedó demostrado que Scalmalloy® es un material adecuado para componentes aeronáuticos.

Cabe destacar que con la sinterización selectiva por láser de Scalmalloy® cabe esperar una menor generación de residuos que con los procesos de fabricación tradicionales como el fresado, el torneado o el amolado. Además de este menor impacto medioambiental, con el proyecto HI-STA-PART se han hecho patentes las múltiples ventajas de este proceso productivo directo, que puede contribuir al mantenimiento de la competitividad de la industria aeronáutica europea.

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Palabras clave

Sinterización selectiva por láser, aleaciones de aluminio, HI-STA-PART, Scalmalloy, componentes aeronáuticos
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