viernes. 07.10.2022

Optimizar el diseño de componentes metálicos de gran tamaño mediante tecnología láser

Los procesos de fabricación digital de estos componentes conllevan una cadena de valor conformada por las fases de diseño, configuración y planificación de proceso, fabricación con control/monitorización en línea, postprocesado y control de calidad. De todas ellas, la fase de rediseño es la que ofrece un mayor valor añadido y los beneficios más relevantes para un tipo de tecnología de fabricación basada en la posibilidad de generar formas con mayor grado de libertad. 
AIMEN_REMEDI 1
AIMEN_REMEDI 1

AIMEN Centro Tecnológico colaboró con las empresas españolas CT Ingenieros, RAMEN y SMARMEC; y las turcas Coşkunöz R&D y Turkish Aerospace Industries en el desarrollo del proyecto REMEDI que tuvo por objetivo establecer una metodología de diseño óptimo, eficiente y ligero de componentes metálicos de tamaño medio-grande, aprovechando al máximo las capacidades de las tecnologías de Fabricación Aditiva de Deposición Directa (FADDE) mediante tecnología láser y aportación de polvo metálico.

Los procesos de fabricación digital de estos componentes conllevan una cadena de valor conformada por las fases de diseño, configuración y planificación de proceso, fabricación con control/monitorización en línea, postprocesado y control de calidad. De todas ellas, la fase de rediseño es la que ofrece un mayor valor añadido y los beneficios más relevantes para un tipo de tecnología de fabricación basada en la posibilidad de generar formas con mayor grado de libertad. Por este motivo, REMEDI se ha enfocado en utilizar esas diferentes etapas de fabricación para retroalimentar el propio diseño, hasta su optimización más eficiente. Su finalidad era establecer una metodología de diseño mediante procesos de Laser Metal Deposition (LMD) que permitan disminuir las consecuencias del diseño en la calidad final de la pieza.

El objetivo principal del proyecto se alcanzó con la consecución de los siguientes pilares fundamentales: realizar una optimización topológica del diseño de la pieza basada en los requisitos de integridad estructural y las cargas funcionales; determinar las capacidades de fabricabilidad del proceso LMD en sus diferentes configuraciones de parámetros de equipo/parámetros de proceso; actuar sobre el ciclo configuración de sistema/estrategias de deposición/simulación multifísica; y analizar los datos vinculados a la potencia láser y a la temperatura del baño fundido en cualquier punto de la trayectoria de proceso mediante sistemas de monitorización.

Las tecnologías desarrolladas en el marco de esta iniciativa han sido validadas en aplicaciones aeronáuticas y aeroespaciales, dos sectores demandantes de alto valor añadido. En concreto, se implementaron en las instalaciones de fabricación de Smarmec (España) y Coskunoz R&D (Turquia) para demostrar el concepto y obtener la capacidad de replicarlas en cualquier industria demandante.

Su aplicación permitirá mejorar aspectos de la fabricación de componentes metálicos como la reducción del peso, del desperdicio de materia prima, o el coste unitario o la huella de carbono, entre otros. Concretamente, en el componente aeroespacial de RAMEM, se alcanzaron mejoras de un 13% en el peso del componente, de un 72% de ahorro en el uso de material, de un 27% del coste, de un 20% de la huella de carbono y de un 76% del impacto ambiental total.

CONSORCIO

Para desarrollar este trabajo se ha consolidado un consorcio nacional multidisciplinar compuesto por CT Ingenieros, RAMEN y SMARMEC; empresas con las capacidades y el conocimiento necesario para cubrir toda la cadena de valor del proyecto.

Además, el consorcio contó con el apoyo de AIMEN Centro Tecnológico en el desarrollo y puesta a punto de los procesos de fabricación aditiva y en el desarrollo de soluciones de monitorización y control. En concreto, AIMEN ha estado involucrado en tareas tales como la definición de los criterios de fabricabilidad de la tecnología LMD polvo, la puesta a punto del proceso, la definición y caracterización de la integridad estructural del material depositado por LMD, la definición de las estrategias de fabricación, la analítica de datos o el estudio del ciclo de vida de los componentes fabricados por LMD.

A nivel europeo, se completa con los socios turcos Coşkunöz R&D y TAI (Turkish Aerospace Industries).

PRESUPUESTO Y FINANCIACIÓN

REMEDI ha tenido una duración de 36 meses y ha contado con un presupuesto aproximado de 2 millones de euros. El proyecto internacional ha sido aprobado bajo la convocatoria SMART EUREKA Advanced Manufacturing. A nivel nacional, está subvencionado por el CDTI a través del programa INNOGLOBAL 2018, y apoyado por el Ministerio de Ciencia e Innovación.

 AIMEN

AIMEN Centro Tecnológico, con más de 50 años al servicio de la innovación y la industria, es en la actualidad un referente nacional en I+D+i y prestación de servicios tecnológicos en el ámbito de los materiales y las tecnologías de fabricación avanzada.

AIMEN cuenta con una importante presencia a nivel europeo e internacional en la línea de investigación de procesado láser de materiales, colaborando con países como Alemania, Francia, Italia, Reino Unido, Finlandia y Suecia. Sus innovaciones en este campo se centran principalmente en el desarrollo de procesos y aplicaciones láser industriales, micromecanizado y modificación superficial de materiales utilizando láseres de última generación, para lograr procesos más productivos, eficientes y precisos.

Optimizar el diseño de componentes metálicos de gran tamaño mediante tecnología láser
Comentarios