Skip to main content

Innovative Stamping Die for Aluminium Ribs Hot Stamping

Article Category

Article available in the folowing languages:

Una tecnología de estampado optimizada para fabricar mejores piezas metálicas para aeronaves

La fabricación de componentes aeronáuticos complejos tiene que ser impecable: lograr tolerancias mínimas y una mejor conformabilidad supone que los diseños tienen que ser perfectos, ya que no basta que sean buenos. La empresa española Batz desarrolló troqueles de estampación en caliente avanzadas para unos diseños de costillas de ala sofisticados y de gran precisión.

Tecnologías industriales

El conformado de metales permite a los ingenieros aeroespaciales crear una amplia gama de componentes estructurales y del fuselaje de aeronaves, tanto grandes como pequeñas. Mónica Carranza Sáenz, coordinadora del proyecto Rib-ON, financiado con fondos europeos, señala que, a pesar del potencial de este proceso, «a la hora de conformar planchas de aluminio a temperatura ambiente, estas presentan una baja conformabilidad y recuperación elástica, es decir, tienden a recuperar su forma original. Aumentar la temperatura de conformado ayudaría de forma sustancial a solucionar estos problemas y a fabricar componentes de gran precisión con una geometría compleja».

Conformado de piezas metálicas a alta temperatura

La estampación en caliente es una tecnología prometedora para la fabricación masiva y competitiva de componentes estructurales primarios y secundarios para aeronaves. «La combinación del estampado en caliente con aleaciones de aluminio de alto rendimiento ofrece múltiples ventajas como, por ejemplo, formas más curvadas, tolerancias más ajustadas y un menor peso, al tiempo que conserva la resistencia del componente final», agrega Carranza Sáenz. A través del proyecto Rib-ON, la empresa española Batz y el socio del proyecto AZTERLAN lograron desarrollar un troquel de estampación modular y de bajo coste para fabricar costillas de ala con diferentes geometrías a partir de aleaciones de aluminio de alto rendimiento. Este troquel de estampado avanzado permitió a los ingenieros crear costillas de aluminio con diferentes formas y longitudes. Antes de su desarrollo, los investigadores realizaron simulaciones para determinar el tipo y la configuración adecuada de los componentes del troquel de estampación. Para la herramienta de estampación en caliente, seleccionaron una configuración sencilla que comprende un punzón, una matriz y un soporte de material. El proceso de conformado de metal también contó con una fase de conformado en frío para contrarrestar la posible recuperación elástica. Esta fase de conformado en frío también puede obviarse, ya que el conformado en caliente permite fabricar piezas con tolerancias mínimas. Para analizar la fricción y el desgaste de varias combinaciones de materiales y materiales de recubrimiento a diferentes temperaturas, se realizaron pruebas tribológicas. Por último, se descubrió que el GGG70-L, un tipo de hierro fundido dúctil con alta resistencia a la tracción, era el material más rentable para la fabricación de troqueles.

Menores costes de material y tratamiento térmico

«Emplear este tipo de hierro fundido, una materia prima, en la fabricación de troqueles de estampación en caliente permitió reducir los costes de material en un 80 % en comparación con los aceros forjados (aleaciones de carbono y hierro) empleados habitualmente. El uso de circuitos de enfriamiento sencillos en el troquel también ayudó a reducir los costes fabricación, gracias al largo tiempo de ciclo que permite la fabricación por lotes pequeños», comenta Carranza Sáenz. La fabricación por lotes pequeños permite eliminar la necesidad de recubrimiento del troquel, ya que el hierro fundido demostró el nivel más bajo de gripado (un tipo de desgaste que conlleva que dos metales se adhieran entre sí) a las temperaturas típicas de las producciones cortas. Los troqueles de estampación constituyen un factor relevante en el coste final de los componentes estructurales, por lo que su bajo coste facilita sin duda su adopción generalizada por parte de la industria aeroespacial. El troquel de estampación en caliente de Batz es idóneo para la fabricación de costillas de ala, ya que garantiza un alto nivel de precisión, tolerancias mínimas y repetibilidad para geometrías complejas.

Palabras clave

Rib-ON, estampación en caliente, troquel de estampación, costilla de ala, aeronave, tolerancia, aluminio, componentes estructurales, hierro fundido, aeroespacial

Descubra otros artículos del mismo campo de aplicación