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Net-shape joining technology to manufacture 3D multi-materials components based on metal alloys and thermoplastic composites

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Fabricar uniones de varios materiales para los coches y aviones del futuro

Gracias a la nueva tecnología de fabricación de uniones, los materiales de vanguardia pueden lograr un mayor rendimiento a un precio inferior.

TECNOLOGÍAS INDUSTRIALES

© aapsky, Shutterstock

Los materiales de polímero reforzado con fibra de carbono (CFRP) están a la vanguardia de la tecnología para los sectores automovilístico y aeroespacial. Sin embargo, la forma en que se fabrican y montan pueden comprometer todo el potencial de su rendimiento. «Los sistemas de unión tradicionales no pueden garantizar el rendimiento más alto que los materiales podrían ofrecer en los productos finales. Al utilizar nuevas tecnologías avanzadas en las uniones e incorporar un diseño de varios materiales a la cadena de montaje, se puede mejorar el rendimiento», comenta la señora Pilar Rey, coordinadora del proyecto ComMUnion. El proyecto ComMUnion combinó varias tecnologías innovadoras en un proceso de montaje dirigido por un robot que permitirá fabricar materiales de CFRP y metal 3D de alto rendimiento de forma rentable. Mediante el sistema de ComMUnion, el rendimiento mecánico del sector automovilístico puede aumentar hasta un 30 % o mantenerse en el mismo nivel mientras se reduce el peso del vehículo. Esto conlleva beneficios medioambientales, así como funcionales. Al utilizar menos metal durante la fabricación, disminuye el impacto medioambiental. Además, la reducción del peso supone un menor consumo de combustible y de emisiones de gases de efecto invernadero. «Esto significa una reducción del 10-15 % en la huella de carbono y del 10 % en el impacto medioambiental general», señala Rey. Como resultado de los avances del proyecto en tecnología aeroespacial, se ha abierto un nuevo ámbito de investigación a fin de aplicar las tecnologías de ComMUnion en futuras aeronaves.

La línea de montaje del futuro

Un desarrollo tecnológico es el cabezal láser para el tratamiento de superficies, que se utiliza para texturizar y tratar la superficie de los componentes metálicos 3D a alta velocidad. «Los patrones de las superficies se producen utilizando un barrido láser poligonal de alta velocidad junto con un segundo eje de desplazamiento a fin de obtener interfaces metálicas o de CFRP 3D extremadamente eficaces», explica Rey. El equipo logró una resistencia en las uniones comparable a la obtenida con adhesivos de alta resistencia a través del uso del cabezal láser de moldeado. Este novedoso sistema de fabricación a alta velocidad es capaz de producir materiales de CFRP en forma de cinta, de diferentes longitudes y anchos, aumentando así la productividad, la flexibilidad y la calidad. Además, el sistema de ComMUnion añade un sistema autoadaptativo que puede ajustar el proceso de unión realizando cambios graduales para garantizar la mayor calidad y la precisión durante el proceso. Normalmente, la producción de CFRP es un proceso caro, especialmente por el coste de las materias primas. El enfoque de ComMUnion es utilizar estos materiales solo cuando sea necesario, en lugar de intentar sustituir un componente de metal completo por una versión compuesta por varios materiales. De esta forma, también se reducen los costes. «Existe un desconocimiento de estos materiales y de cómo funcionan en componentes de varios materiales. Si se entiende y se aplica el conocimiento sobre CFRP al diseño con varios materiales, se acortará el tiempo de puesta en práctica de estas soluciones», comenta Rey.

Materiales avanzados

El proyecto realizó dos pruebas piloto de automoción y aeronáutica para demostrar la escalabilidad del proceso de unión con diferentes metales (titanio y acero de alta resistencia) y CFRP. Los siguientes pasos del proyecto ComMUnion consisten en seguir difundiendo y aprovechando los resultados, tanto en colaboración con sus socios como en solitario. Esto supone la solicitud de nuevos fondos para nuevos proyectos o la participación en iniciativas de agrupamiento promovidas por la Comisión Europea. Un par de ejemplos son el proyecto DIMOFAC, en el que algunos de los socios de ComMUnion seguirán explorando estas tecnologías, o el Common Dissemination & Exploitation Booster, en el que un grupo de proyectos siguen aprovechando sus resultados a fin de alcanzar nuevos objetivos, incluso después de haber finalizado.

Palabras clave

ComMUnion, unión, aeroespacial, automoción, robótica, tecnologías, metales, fibra de carbono

Información del proyecto

Identificador del acuerdo de subvención: 680567

Estado

Proyecto cerrado

  • Fecha de inicio

    1 Diciembre 2015

  • Fecha de finalización

    31 Mayo 2019

Financiado con arreglo a:

H2020-EU.2.1.5.1.

  • Presupuesto general:

    € 5 917 391,82

  • Aportación de la UE

    € 4 863 011

Coordinado por:

ASOCIACION DE INVESTIGACION METALURGICA DEL NOROESTE