Fabricación aditiva: ventajas para el sector aeroespacial

La fabricación aditiva (FA) es el método de fabricación que ha permitido, más que cualquier otro método, crear productos de alta eficiencia funcional y gran ligereza, ambos aspectos esenciales para el sector aeroespacial. Además, el sector aeroespacial se centra en la producción de bajo volumen de sistemas con componentes mecánicos y electrónicos complejos, y la fabricación aditiva responde muy bien a dichas demandas.

 

A la altura de las exigencias

La industria aeroespacial dirige gran parte de sus esfuerzos a desarrollar productos sometidos a altísimas exigencias. Es decir, necesita desarrollar productos más eficientes, con una minimización del peso y una alta demanda estructural y funcional. Estos son los aspectos en los que se basa la FA para aportar ventajas competitivas frente a otros métodos convencionales.

No en vano la Plataforma Aeroespacial Española ha identificado a esta tecnología como una de las prioridades a desarrollar dentro de la estrategia española en I+D+i para el sector. La fabricación aditiva alberga, así, un gran potencial para convertirse en un proceso de fabricación consolidado en el sector.

 

PBF y FDM, las tecnologías protagonistas

Por el momento, el esfuerzo se ha centrado en el desarrollo de elementos estructurales secundarios por tecnología PBF (Powder Bed Fusion), así como en la fabricación de estructuras de soporte y de útiles con materiales poliméricos mediante la tecnología FDM (Fused Deposition Modelling).

Beneficios y ventajas

 

Plantilla de taladrado para STELIA

 

Los elementos diferenciadores

Los siguientes elementos diferenciadores de la fabricación aditiva están siendo definitivamente determinantes para su maduración para el sector espacial:

  • La industria espacial está en constante desarrollo y requiere series muy cortas de producción. Esto facilita la adaptación constante de la tecnología aditiva a las necesidades de la industria espacial.
  • El coste de no-recurrente para la industria del espacio tiene un gran impacto en el precio final del componente (series muy cortas). En los procesos de FA se minimiza el uso de utillaje, por lo que la tecnología presenta una ventaja adicional.
  • En el espacio se utiliza un proceso de cualificación por pieza. Esto representa una gran ventaja frente a los requisitos de certificación

Ventajas con mucho peso

MENOS PIEZAS Y MAYOR COMPLEJIDAD

A la hora de concebir un producto, las limitaciones de los procesos de fabricación en serie son un factor determinante para los diseñadores. Hay diseños que conllevan topologías complejas y, por lo tanto, su fabricación requiere la creación de varias piezas más pequeñas como paso previo. Aquí reside una de las grandes e importantes ventajas de la fabricación aditiva frente a la sustractiva: la geometría de las piezas no resulta limitante, por muy compleja que pueda resultar. Por lo tanto, la fabricación aditiva reduce el número de piezas necesarias y permite diseños optimizados.

¿Qué implicaciones tiene esto para la industria aeroespacial? La fabricación aditiva de componentes mecánicos con geometrías complejas ha supuesto fabricar menor cantidad de piezas y, por lo tanto, una reducción del peso total de estas. La consecuencia directa de este hecho sería la reducción del peso del avión, lo cual disminuye el consumo de combustible.

Entre los componentes electrónicos que se pueden fabricar mediante la FA destacan conjuntos de sensores, antenas y amplificadores de radiofrecuencia o conjuntos de cables multicapa. En definitiva, piezas con una funcionalidad y una forma únicas.

 

MAYOR FACILIDAD DE TRABAJO Y MENOR VOLUMEN DE RESIDUOS

Muchas aplicaciones aeroespaciales requieren emplear metales exóticos que son difíciles de trabajar y mecanizar a través de los procesos tradicionales. El hecho de que estos materiales estén empezando a incorporarse a los sistemas de fabricación aditiva dilata sustancialmente el área de influencia de la fabricación aditiva en el sector aeroespacial.

Otro aspecto fundamentalmente diferenciador de la fabricación aditiva reside en la reducción de residuos debido a su naturaleza aditiva. Ello significa que en el proceso de producción únicamente se emplea el material necesario, mientras la fabricación sustractiva elimina (sustrae) el material sobrante para obtener el producto.

 

SUSTITUCIÓN RÁPIDA DE PIEZAS COMPLEJAS

El mantenimiento de las aeronaves (incluida la sustitución de componentes mecánicos y electrónicos) es un ámbito en el que la fabricación aditiva tiene mucho que decir. Lo que ocurre con algunos componentes electrónicos y mecánicos (los más complejos) es que no siempre están en inventario y deben ser sustituidos periódicamente. Los plazos de entrega de un fabricante tradicional para este tipo de piezas pueden ser de semanas o meses.

La fabricación aditiva permite producir piezas mecánicas o electrónicas bajo demanda, lo que elimina la necesidad de mantener determinado tipo de piezas en inventario. La FA permite fabricar piezas de repuesto individuales y enviarlas al cliente de inmediato, reduciendo así los plazos de entrega.

Esta característica nos hace pensar en un futuro en el que la FA de componentes electrónicos se utilizará para la fabricación ajustada (lean manufacturing).

 

CONTROL DE LOS COSTES

Los sistemas de fabricación aditiva, como hemos visto, requieren menos piezas, menos fijaciones y menos pasos de montaje, por lo que pueden producirse con más rapidez y con un coste menor.

Existen dos factores principales que determinarán la reducción de los costes de desarrollo y fabricación de productos electrónicos para sistemas aeroespaciales: el reducido nivel de complejidad de la fabricación y el proceso acelerado de creación de prototipos.

 

Conclusión

La industria aeroespacial ha empleado la fabricación aditiva (FA) para una amplia gama de productos como piezas para aviones y helicópteros, o motores y turbinas. Porque lo cierto es que la FA ha mejorado el rendimiento de las piezas, ha reducido su peso y ha ayudado a eliminar las limitaciones de diseño y producción.

Hasta hace poco la fabricación aditiva se había limitado principalmente a las piezas no críticas, como conductos o componentes interiores. Sin embargo, comienza a desempeñar un papel más trascendental en la producción de aviones para fabricantes de primer nivel.

En Mizar apostamos por seguir innovando para el sector aeroespacial y estamos a disposición de nuestros clientes para cualquier tipo de consulta.

Gorka Fernández

Business Development at MIZAR Additive ➽ Metal and plastic additive manufacturing | Industrial Sector - Aerospace - Transport - Large Scientific Facilities ✱ Powder Bed Fusion - Fused Deposition Modeling – Polyjet
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