El papel de la fabricación aditiva en el sector aeroespacial

| The Essentium Team

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La AM (Additive manufacturing – Fabricación aditiva) nunca sustituirá por completo a la fabricación convencional en el sector aeroespacial y no debería hacerlo. Sólo hay algunas piezas que no se pueden imprimir en 3D; algunos materiales que no pueden sustituir al titanio y al acero. Esto no significa que la impresión 3D no tenga un papel en el sector aeroespacial. Más bien, Essentium, Inc.® cree que la AM debe considerarse un complemento de los métodos convencionales de producción aeroespacial.
La industria aeroespacial fue una de las primeras en adoptar la tecnología AM. Los ingenieros de diseño buscan constantemente formas de hacer que los aviones sean más ligeros, más rápidos y más eficientes en cuanto a combustible. Reconocieron muy pronto que la impresión 3D en el sector aeroespacial ahorra tiempo y dinero en el diseño, contribuye en gran medida a la reducción de peso y permite crear piezas y herramientas complejas en una sola pieza. Además, la AM apoya la innovación en la aviación mediante la capacidad de fallar más rápido.

Fabricación aditiva frente a la convencional

En el sector aeroespacial, saber lo que no va a funcionar es tan importante como saber lo que va a funcionar, porque no hay margen de error. Todo tiene que funcionar a la perfección. Gracias a los métodos de fabricación sustractiva, de eficacia probada, los ingenieros saben lo que obtienen. Sin embargo, pasar por los numerosos pasos e iteraciones de la fabricación de moldes durante el diseño del prototipo sigue siendo un proceso largo y costoso.

La AM elimina muchas restricciones de diseño, permitiendo imprimir geometrías complejas como una pieza sin fisuras. Las mejoras en los materiales permiten imprimir piezas y herramientas más resistentes pero más ligeras. Avances como la tecnología de extrusión de alta velocidad (HSE) de Essentium permiten a los fabricantes iterar rápidamente los diseños para probar los puntos de rotura frente a diversas tensiones. Si se detecta un defecto durante la impresión o es necesario cambiar el diseño, pueden pulsar Borrar, insertar el nuevo archivo y volver a pulsar Imprimir. No es necesario esperar semanas a que llegue un molde defectuoso para descubrir los problemas. Aunque siguen existiendo retos como el arduo proceso de certificación de los filamentos y las pruebas de rendimiento de las piezas impresas en 3D según las normas de la FAA o el Departamento de Defensa (DoD), la velocidad a la que los ingenieros alcanzan el diseño final puede reducirse de meses a días.

Situación actual de la AM en el sector aeroespacial

En la actualidad, la mayoría de las aplicaciones más adecuadas para la AM en el sector aeroespacial se refieren a la producción de plantillas y accesorios para herramientas de apoyo en tierra y mantenimiento de aeronaves. Los casos de uso en vuelo de las piezas impresas en 3D son todavía escasos, ya que las tensiones del vuelo son grandes y la industria está todavía en las primeras etapas de desarrollo de certificaciones para las piezas impresas en 3D críticas para el vuelo. En la actualidad, la impresión 3D se limita a piezas de aeronaves no críticas y sin carga, como portavasos, tapas de inodoros, conductos de aire y paneles interiores personalizados. Sin embargo, una aplicación aeroespacial para la que la AM es especialmente adecuada es la recreación de piezas e instrumentos rotos. Tal vez el marco de un panel de instrumentos esté agrietado, o la manija de una palanca de la superficie de control esté rota. Cuando una pieza de repuesto crítica no puede obtenerse a través de las cadenas de suministro habituales, la impresión 3D permite la ingeniería inversa; la pieza original puede escanearse con CAD y se puede imprimir una nueva pieza en cuestión de horas. Evitar la obsolescencia es uno de los principales motores de la AM en el sector aeroespacial, y se analizará con más detalle en la tercera parte de esta serie.

El futuro de la fabricación aditiva en el sector aeroespacial

En el futuro, Essentium cree que un enfoque mixto dará los mejores resultados para la comunidad aeroespacial. El uso de la AM junto con los métodos de producción convencionales permitirá a los diseñadores crear y probar conceptos aeroespaciales de nueva generación de forma rápida y más económica.

Atraída por la promesa de minimizar el peso, la capacidad de condensar múltiples piezas con geometrías complejas en una sola pieza impresa para reducir los pasos de montaje y las nuevas aplicaciones, como los drones voladores autónomos y ligeros, Essentium ve una lista creciente de oportunidades para las piezas impresas en 3D que soportan cargas. A medida que los diseñadores se sientan más cómodos con la tecnología de AM y los organismos gubernamentales creen las normas de certificación necesarias para las piezas impresas en 3D, cabe esperar que todo, desde los cierres de las puertas de los aviones hasta las aspas de los drones y los componentes de los motores, se convierta en AM.

La clave para la adopción de la AM en el sector aeroespacial será el desarrollo de materiales de nueva generación que puedan soportar las tensiones del vuelo. Essentium es conocida por su experiencia en la ciencia y la química de los materiales y cuenta con una cartera de filamentos de alta temperatura, reforzados con fibras y seguros para la ESD, que se encuentran en el mercado o en desarrollo. Optimizados para aplicaciones aeroespaciales, los materiales Essentium ofrecen la resistencia del acero a una fracción del peso y el coste, a la vez que cumplen con los requisitos de inflamabilidad/humo/toxicidad industrial para su uso en vuelo.

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