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FP7

NESMONIC — Resultado resumido

Project ID: 337568
Financiado con arreglo a: FP7-JTI
País: España
Dominio: Industria

Proceso avanzado de fabricación para obtener piezas de motor de alto rendimiento

Un grupo de científicos financiado por la Unión Europea ha aplicado con éxito un proceso de fabricación metalúrgica llamado compactación isostática en caliente a forma neta (NSHIP) para fabricar piezas complejas de motores aeronáuticos.
Proceso avanzado de fabricación para obtener piezas de motor de alto rendimiento
La aplicación de esta técnica con material en polvo puede revolucionar la fabricación de piezas complejas de alto rendimiento para el sector aeroespacial, lo cual permitiría mejorar la razón de compra frente a vuelos (buy-to-fly), que puede ser elevada en muchos componentes para aeronaves debido a sus geometrías complejas. Este proceso consiste en aplicar temperaturas y presiones elevadas dentro de un autoclave para obtener componentes densos con formas complejas a partir de distintos materiales en polvo. El resultado es que los componentes acabados con forma cuasi neta presentan propiedades mecánicas mejores que las de las piezas obtenidas mediante métodos de fabricación tradicionales.

El proyecto NESMONIC (Net shape manufacture of Ni superalloy engine casing), financiado por la Unión Europea, aprovechó esta tecnología para fabricar una carcasa de motor a partir de IN718, lo que deparó una disminución del 80 % de consumo de material aeroespacial, la eliminación de residuos y la reducción de los costes de reciclaje. El proceso de fabricación también permitió reducir el consumo de energía en un 75 % como resultado de la reducción de operaciones mecánicas con alto consumo energético.

Los científicos abordaron distintos desafíos asociados a la implementación de esta tecnología en piezas de motor, como la dificultad de aplicar la compactación isostática en caliente sobre polvo de superaleación de níquel (Ni), el alto coste de las herramientas de sacrificio, la capa superficial difusa que aparece sobre los componentes debido a la interacción entre el material y las herramientas y, finalmente, la falta de información creíble sobre rendimiento de las piezas de IN718 fabricadas mediante el proceso de NSHIP.

El equipo realizó varias pruebas para determinar las condiciones óptimas para utilizar la compactación isostática en caliente a fin de obtener piezas con las propiedades y la microestructura deseadas. Se desarrollaron nuevos métodos de herramientas de bajo coste y se estudiaron técnicas de ingeniería superficial con el fin de eliminar la interacción entre componentes y herramientas. NESMONIC utilizó un modelo de cálculo de la consolidación de polvo de IN718 para calcular la geometría correcta de las herramientas con el fin de lograr la obtención de piezas de forma neta a la primera.

El proceso de NSHIP ofrece la oportunidad de fabricar componentes complejos con las presiones y temperaturas elevadas imprescindibles para lograr las reducciones de combustible necesarias en los motores de las grandes aeronaves civiles. Las aleaciones de Ni permiten utilizar ciclos de motor a temperaturas mayores y esto disminuye las emisiones de los motores, lo cual ayudará al sector aeroespacial a alcanzar los objetivos del Consejo Asesor Europeo para la Investigación y la Innovación Aeronáuticas (ACARE), como el de reducir las emisiones de dióxido de carbono en un 50 % para el 2020.

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Palabras clave

Fabricación avanzada, compactación isostática en caliente para forma neta, motor aeronáutico, NESMONIC, IN718
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