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Robotized Orbital Drilling Equipment and Optimized residual stresses

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Tecnología de perforación avanzada para optimizar la fabricación y el ensamblado de aviones

La industria aeronáutica busca un método mejorado para perforar conjuntos complejos de materiales como el compuesto, el aluminio y el titanio sin deformarlas ni fracturarlas en capas. Una iniciativa de la Unión Europea desarrolló una tecnología de perforación para subsanar estas deficiencias.

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El taladrado orbital, proceso que fresa orificios con una herramienta específica, cumple esta expectativa y consigue un taladrado de calidad en una sola operación a través de conjuntos complejos de materiales metálicos y no metálicos. «Sin embargo, las soluciones existentes no son lo bastante compactas ni suficientemente precisas para robotizar la perforación de una serie de orificios de pequeño diámetro», explica Jacques Prono, coordinador del proyecto RODEO, financiado con fondos europeos. «Además, hay que controlar el estado metalúrgico del aluminio en torno a los orificios para garantizar la resistencia a la fatiga del conjunto». El equipo de RODEO planteó un sistema operativo para trabajos de perforación orbital robótica ligera, así como herramientas de corte y condiciones de funcionamiento adecuadas. Estas tecnologías permiten taladrar con precisión orificios de pequeño diámetro en aluminio, y controlar las tensiones residuales inducidas.

Sistema de perforación orbital robótico integrado, ligero y compacto

Los socios del proyecto llevaron a cabo un estudio exhaustivo sobre el comportamiento de las aleaciones de aluminio. El análisis destacó la calidad de los orificios obtenidos mediante el taladrado orbital y la mejora de la resistencia a la fatiga de las aleaciones de aluminio en estas condiciones de taladrado. «Este resultado es inesperado y muy positivo a la vez. Se siguen efectuando estudios sobre este tema», señala Prono. También desarrollaron y probaron una innovadora herramienta combinada de perforación y bruñido que controla el nivel de tensiones residuales en la pared del orificio, modificando sus acciones durante la fatiga. Los resultados de las pruebas mostraron un aumento significativo de las tensiones residuales en la pared del orificio, en comparación con el método de perforación orbital convencional, especialmente en los orificios de menor diámetro. Se ha presentado una solicitud de patente para la herramienta. Los miembros del equipo también diseñaron y probaron por completo un cabezal de perforación orbital compacto y ligero para integrarlo en un robot industrial. Gracias a sus prestaciones y a su escaso peso, el cabezal puede utilizarse en el extremo del brazo de un robot. Para definir y optimizar la rigidez y la resistencia a las vibraciones, el equipo de RODEO examinó la adaptación de este cabezal de perforación en diversos brazos robóticos, uno de los cuales resultó adecuado para dicha aplicación. El cabezal de perforación orbital ya se ha comercializado. También se están desarrollando versiones del cabezal para montarlas en equipos de mecanizado, que saldrán pronto a la venta.

Hacia una tecnología de perforación orbital eficiente y ágil para la aeronáutica

Las empresas europeas que fabrican conjuntos y subconjuntos aeronáuticos pueden ahora robotizar el taladrado de muchos orificios pequeños, necesarios para montar estructuras de aviones, en particular, orificios de remaches. La limpieza del orificio significa que no presenta deformaciones ni rebabas, es decir, los bordes elevados o restos de material que quedan adheridos a una pieza metálica después de las operaciones de mecanizado. «Este proceso permite desarrollar la perforación y el montaje robotizado de las estructuras en una misma operación, sin necesidad de desmontarlas para limpiarlas ni controlarlas durante el proceso», concluye Prono. «El posible aumento de la productividad es, por tanto, considerable».

Palabras clave

RODEO, perforación, orificio, perforación orbital, aluminio, avión, orificio de pequeño diámetro, robot

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