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Next Generation of Mechanics with Hazard-Responsive Surface

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El texturizado láser aumenta la resistencia al desgaste de las piezas mecánicas lubricadas con aceite

El desgaste recurrente de las piezas móviles de las máquinas es el resultado de una lubricación por aceite inadecuada. NGenMech adapta la tecnología láser de pulso ultracorto para superar este problema que limita el rendimiento.

Tecnologías industriales

Una de las principales causas de fallos operativos en máquinas que utilizan piezas en movimiento lubricadas por aceite (rodamientos, engranajes, árboles de levas, etc.) es la «lubricación insuficiente por aceite». Esto ocurre cuando el aceite lubricante no cubre la totalidad de las superficies de fricción mecánica o el grosor de la película hidrodinámica no es suficiente para una lubricación adecuada. El fenómeno es particularmente frecuente en ciertas condiciones, como arranques en frío, vibraciones o altas velocidades de rotación. Los métodos de uso común (como los aditivos del aceite, los rociados térmicos, o los recubrimientos por deposición física de vapor) tienen como objetivo mejorar la resistencia general al desgaste, pero son incapaces de prevenir el problema de la lubricación insuficiente. Además, estas tecnologías son relativamente caras, añaden un nivel más de complejidad, aumentan el impacto medioambiental y, lo que es más importante, son soluciones alternativas que no zanjan el problema subyacente. La empresa de transferencia de tecnología IfU Diagnostic Systems ha realizado un estudio de viabilidad de un nuevo método para marcar las superficies de los componentes mecánicos a micro y nanoescala denominado NGenMech. La financiación europea (apoyo de fase 1 del Instrumento PYME) permitió al proyecto NGenMech acercar la tecnología a la viabilidad comercial gracias a la realización de un análisis de mercado; el desarrollo de un plan de negocio y la finalización de un análisis de viabilidad tecnológica, validación tecnológica y evaluación de riesgos; y la actualización de los derechos de propiedad intelectual y las estrategias de inversión.

Láseres de pulsos ultracortos

Los láseres de pulsos ultracortos emiten pulsos de luz con un rango de duración que suele ir de los femtosegundos a los picosegundos. Como la densidad de energía alcanzada en el área del componente que es tratado puede ser extremadamente alta (por ejemplo, un pulso de 10 picosegundos con una energía de 100 microjulios puede alcanzar una potencia máxima de 10 megavatios), ofrece la posibilidad de un micromecanizado de la superficie mediante ablación fría. La ablación fría es un proceso preciso de eliminación de material mediante evaporación o sublimación (en lugar de hervir el material) que da como resultado un texturizado de alta calidad sin calentar la zona afectada. «El problema que tienen los métodos típicos para abordar la “lubricación insuficiente por aceite” es que su objetivo suele ser la resistencia al desgaste y aplican un enfoque estático como solución a un problema dinámico», explica Antje Wilhelms, coordinadora del proyecto. Utilizar la precisión de las piezas marcadas con láser puede reducir el coeficiente de fricción de dos a tres veces, mejorar el rendimiento y la fiabilidad, y reducir la necesidad de mantenimiento. En conjunto, puede duplicar el tiempo de vida útil de toda la maquinaria.

Una producción y un consumo más ecológicos

La tecnología NGenMech disminuiría la cantidad de materia prima que necesitan los fabricantes y la necesidad de cambios de aceite lubricante, y reduciría los costes y las interrupciones en la producción. Para los consumidores, esto significaría unos productos más duraderos con menos mantenimiento y menos tiempo de inactividad, mientras que los fabricantes se beneficiarían de activos con un mayor valor añadido y con un menor uso de materias primas y energía. Para llevar NGenMech al mercado, la tecnología necesita automatizarse y calibrarse debidamente en una línea de producción de demostración de un socio industrial. En la actualidad, IfU está en trámites con varias empresas industriales que están interesadas en comercializar la tecnología NGenMech. «Técnicamente, el siguiente paso inmediato es diseñar y probar texturas óptimas de superficie para diferentes aplicaciones, de forma similar a cómo se diseñan y mejoran las superficies de los neumáticos de los automóviles para diferentes condiciones climáticas», afirma Wilhelms.

Palabras clave

NGenMech, aceite, lubricación, máquina, desgaste, láser, pulso

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