Las aleaciones de aluminuro de titanio para componentes de aviones permiten una gran reducción de peso El aumento de la interconexión mundial supone también un mayor tránsito de personas y mercancías en las líneas aéreas. Las aleaciones ligeras y la tecnología de fabricación contribuirán a que el transporte aéreo sea más respetuoso con el medio ambiente mediante la reducción del consumo de combustible y las emisiones. Tecnologías industriales © AML (Sheffield) Ltd Solo en 2016, la aviación produjo el 3,6 % de las emisiones de gases de efecto invernadero de la Europa de los Veintiocho y se espera que el número de vuelos aumente un 42 % de 2017 a 2040. La disminución del peso de los aviones tiene importancia para la mejora de la eficiencia y la reducción del impacto medioambiental. El proyecto financiado con fondos europeos MMTech se propuso reducir el coste y mejorar el rendimiento de los componentes aeroespaciales de gamma aluminuro de titanio (γ-TiAl) ligero para aumentar su aceptación. Poner el listón alto Según la vicecoordinadora del proyecto, la doctora Rosemary Gault: «Nuestros objetivos principales eran reducir el coste y el tiempo necesarios para producir componentes de γ-TiAl en un 45 %, disminuir los costes de mantenimiento de los componentes aeroespaciales en un 8 %, alargar su vida útil en un 15 %, reducir a la mitad su peso y disminuir la cantidad de materia prima utilizada en un 20 %». Las aleaciones de γ-TiAl son más ligeras y resistentes a la corrosión que las convencionales de níquel y funcionan bien a altas temperaturas y presiones. Sin embargo, su extrema fragilidad a temperaturas ambiente ha hecho que su fabricación sea todo un reto. MMTech estaba decidido a encontrar una solución. Superación de los obstáculos para obtener una gran cantidad de beneficios MMTech desarrolló unos innovadores polvos de bajo coste para su utilización en los procesos de fabricación por adición. No obstante, aunque se ha demostrado que estos polvos de bajo coste de molienda con bolas de alta energía funcionan en las máquinas de fusión por láser en lecho de polvo, han dado lugar a piezas con mayor porosidad y fisuras en la máquina de polvo soplado utilizada en el proyecto. «Habíamos identificado los riesgos al inicio del proyecto y teníamos buenos planes de mitigación en marcha. Cuando una de las tecnologías no funcionaba según lo previsto, los demás socios se movilizaban y dedicaban más esfuerzos e investigación para ayudarnos a alcanzar nuestros objetivos», recuerda Gault. MMTech impulsó la investigación en materia de mecanizado, mediante trabajos en diferentes máquinas de fabricación por adicción y apoyándose en modelos multiescala de la cadena de procesamiento. Esto dio lugar a la definición de un nuevo diseño de máquina para depositar de forma fiable el nuevo material. Además, los investigadores mejoraron los procesos de mecanizado mediante al uso de amortiguación activa y pasiva durante el mecanizado, y el desarrollo de geometrías de herramientas de fresado a medida y de los mejores parámetros para el mecanizado (velocidades de corte y avance, recubrimientos de herramientas, estrategias de lubricación). Resultados obtenidos Las tecnologías se demostraron en un álabe aeroespacial convencional, una brida de escape para automóviles y un rodete de turbinas (utilizado para disminuir la presión y el flujo de fluidos) de un extensor de autonomía de aeronaves eléctricas. En los tres estudios de casos, el γ-TiAl redujo el peso de los componentes en un 45 %, lo que seguramente tendrá repercusiones importantes en el consumo de combustible. Boeing ha señalado que un ahorro del 1 % de combustible en un Boeing 737-800 reduciría el consumo anual de combustible en 100 toneladas, lo que supondría 318,7 toneladas menos de emisiones de CO2, así como una disminución significativa de las emisiones de otros contaminantes. Según explica Gault: «Lo que es igualmente importante, el uso de titanio gamma redujo el coste de las piezas y el tiempo de producción en un 45 % y un 10 %, respectivamente, en el caso del álabe, y en un 80 % y un 64 %, respectivamente, en el caso de las bridas de escape de los automóviles cortadas a láser. MMTech ha demostrado las formas rentables que tienen nuestros socios de fabricar componentes aeroespaciales a partir de materiales avanzados, reduciendo a la mitad su peso y las emisiones de CO2». Se trata de una buena noticia para la industria aeroespacial y para el medio ambiente. Palabras clave MMTech, coste, peso, emisiones, gamma aluminuro de titanio (γ-TiAl), aeroespacial, consumo de combustible, fabricación por adición, mecanizado, álabe, rentable, bridas de escape de automóviles
