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FP6

TOPPCOAT — Resultado resumido

Project ID: 516149
Financiado con arreglo a: FP6-AEROSPACE
País: Alemania

Recubrimientos protectores mejorados para motores a reacción

La mayoría de aviones comerciales de gran tamaño están impulsados con inmensos motores basados en turbinas de gas. Fondos de la Unión Europea permitieron a científicos desarrollar recubrimientos protectores mejores y más rentables para turbinas de gas a fin de reducir los costes de fabricación y mantenimiento.
Recubrimientos protectores mejorados para motores a reacción
Los grandes objetos en forma de ventilador que se ven en el exterior de los aviones son las admisiones de aire de los llamados compresores. A continuación del compresor hay una cámara de combustión donde el combustible se quema para producir un gas muy caliente.

Cuando este gas atraviesa la turbina en sí, que contiene numerosas palas parecidas a las del compresor de admisión, la fuerza de rotación que se genera es tan intensa que puede elevar el avión y su mercancía.

Debido a las condiciones extremas a las que están expuestas las palas de las turbinas, estas palas se protegen mediante la aplicación de un recubrimiento de barrera térmica (TBC). Por lo general, el TBC se aplica mediante pulverización con plasma en aire (APS) o depósito físico en fase vapor con haz de electrones (EB-PVD).

La APS es un proceso relativamente sencillo y económico. Consiste en «fundir» el material que se desea aplicar en un chorro de plasma y depositarlo por pulverización de las gotas fundidas sobre el sustrato a temperatura y presión ambiente.

El EB-PVD es un proceso complicado y costoso en el cual se utilizan electroimanes y una cámara especial presurizada. A pesar de ello, se utiliza con frecuencia en la industria aeroespacial, ya que el depósito controlado de estructuras columnares tridimensionales (3D) mejora la tolerancia a tensiones y da lugar a mayor fiabilidad.

Un grupo de científicos europeos se percató de la necesidad de mejorar el proceso de APS y los recubrimientos resultantes, desarrollar tecnologías de recubrimiento alternativas al EB-PVD y obtener materiales de recubrimiento innovadores. La financiación del proyecto Toppcoat («Hacia el diseño y procesamiento de sistemas de recubrimiento de barrera térmica competitivos») les dio la oportunidad de hacerlo.

El consorcio de Toppcoat desarrolló mecanismos para controlar la temperatura del sustrato con precisión y una nueva tecnología de cañón de APS que permitía depositar recubrimientos con estructuras superficiales controladas y una mayor adherencia. Las mejoras podrían hacer de la APS una alternativa mucho más atractiva frente al costoso proceso de EB-PVD. Las investigaciones también destacaron otros procesos aptos para depositar recubrimientos económicos y con una alta tolerancia a las tensiones.

El equipo investigador también desarrolló nuevos TBC, incluido un recubrimiento sensor obtenido por APS capaz de detectar el grosor además de la temperatura y el envejecimiento.

La investigación de Toppcoat ha dado lugar a numerosos avances en tecnologías y materiales de recubrimiento para aplicaciones de tipo TBC en el campo de la fabricación de turbinas de gas para el sector aeroespacial. Estas innovaciones pueden mejorar el rendimiento y reducir los costes de fabricación y de mantenimiento, lo cual aportaría una ventaja competitiva importante para los fabricantes europeos.

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