El Politécnico de Setúbal y Wipro Lauak impulsan la fabricación aditiva metálica aeronáutica en Portugal

El Instituto Politécnico de Setúbal (IPS) y Wipro Lauak trabajan en el proyecto PRO AERO 3D, integrado en la agenda AERO.NEXT Portugal, para desarrollar capacidades industriales en fabricación aditiva metálica aplicadas al sector aeronáutico. La iniciativa aborda aspectos como la caracterización de la aleación de aluminio AlSi10Mg, el control de la variabilidad del proceso, la mitigación de defectos internos y el comportamiento de microestructuras anisotrópicas, con el objetivo de avanzar hacia la producción de componentes aeronáuticos certificados.

En sectores como el aeronáutico, la fabricación aditiva permite producir componentes finales con geometrías complejas y ligeras a partir de un modelo digital y con un uso de los materiales más eficiente que los procesos sustractivos convencionales. Trasladar esta capacidad desde el ámbito de la investigación hasta la producción industrial requiere, sin embargo, desarrollar procesos reproducibles y cumplir los requisitos de certificación aplicables al sector. En Portugal, el Instituto Politécnico de Setúbal (IPS) participa en este proceso junto a empresas y centros tecnológicos, con una actividad de investigación y caracterización orientada a aplicaciones industriales. La institución portuguesa de educación superior cuenta con un equipo docente e investigador de más de 700 profesionales.

“La misión del IPS es, en primer lugar, la enseñanza, ya que somos una institución de educación superior. Pero también tenemos como objetivo apoyar a las empresas con servicios especializados y actividades de investigación”, explica Ricardo Claudio, profesor del Departamento de Ingeniería Mecánica del Instituto Politécnico de Setúbal. Esta combinación de formación, investigación y colaboración con empresas se ha trasladado también al ámbito de la fabricación aditiva, una tecnología en la que el IPS comenzó a trabajar en 2014, cuando adquirió su primera máquina para este proceso.

Desde entonces, la industria portuguesa ha incorporado distintas aplicaciones de fabricación aditiva polimérica, mientras que la fabricación aditiva metálica ha registrado un desarrollo menor en comparación con países europeos como España, Alemania o Francia. En este contexto se desarrolla PRO AERO 3D, un proyecto integrado en la agenda AERO.NEXT Portugal cuyo objetivo es crear una unidad industrial para la producción de componentes aeronáuticos certificados a lo largo de las diferentes fases del ciclo productivo.

PRO AERO 3D busca desarrollar capacidades industriales en fabricación aditiva metálica para el sector aeronáutico portugués

PRO AERO 3D busca desarrollar capacidades en fabricación aditiva dentro del sector aeronáutico portugués, con especial atención a la reducción de peso, la disminución del número de piezas y el acortamiento de los ciclos de producción. Wipro Lauak, fabricante de componentes y estructuras aeronáuticas con nueve centros productivos en distintos continentes, lidera y copromueve la iniciativa. La compañía cuenta con un centro en Setúbal y aporta al proyecto la infraestructura, el personal, los equipos y los materiales necesarios para avanzar en los procesos de certificación de la Agencia de la Unión Europea para la Seguridad Aérea (EASA) y de los fabricantes de equipos originales. El IPS participa como socio investigador en la caracterización de materiales, junto a otras entidades como el Instituto de Soldadura e Qualidade (ISQ).

El trabajo desarrollado por el IPS dentro del proyecto comprende ensayos y caracterización de materiales destinados a cumplir los requisitos normativos aplicables al sector aeronáutico, desde la norma AS9100 hasta los estándares ASTM y los requisitos de la EASA. Esta actividad requiere analizar las características del material empleado y estudiar el efecto de las diferentes variables del proceso sobre las propiedades y el comportamiento de los componentes fabricados.

El IPS trabaja en la caracterización de la aleación de aluminio AlSi10Mg y en el análisis de las variables del proceso.

Uno de los materiales estudiados es la aleación de aluminio AlSi10Mg. El conocimiento generado a partir de su caracterización permite al IPS fabricar componentes en el marco de AERO.NEXT Portugal. Entre las aplicaciones desarrolladas se encuentran elementos para el LUS-222, descrito en el proyecto como el primer avión desarrollado, fabricado y comercializado en Portugal para los mercados de aviación civil y de defensa. También se han producido soportes de cámaras para drones de gran tamaño destinados a vigilancia marítima y piezas para drones de menor tamaño, todos ellos fabricados en aleación de aluminio mediante fabricación aditiva metálica.

La colaboración con la industria proporciona además casos de aplicación para la formación de los estudiantes y permite trabajar sobre problemas planteados por las empresas. La transferencia de conocimiento se produce tanto mediante desarrollos tecnológicos como a través de la incorporación de profesionales familiarizados con la fabricación aditiva. Entre las líneas de trabajo se encuentran nuevos tratamientos térmicos y estudios sobre el comportamiento de los materiales a fatiga. Aunque el instituto no está certificado oficialmente, aplica los estándares internacionales relacionados con la fabricación aditiva en sus actividades.

Cláudio sitúa estos trabajos en el desarrollo que ha alcanzado la fabricación aditiva, que actualmente permite producir componentes finales destinados a aplicaciones aeronáuticas y biomédicas. “En algunos casos, como en las aleaciones de aluminio con las que trabajamos, esta tecnología ya comienza a ser competitiva frente a procesos convencionales como el mecanizado CNC”, apunta.

Renishaw participa en el proyecto como socio tecnológico. El IPS trabaja con un sistema RenAM 500 Flex equipado con un solo láser, una configuración que se utiliza en sus actividades de investigación y que puede adaptarse mediante distintos accesorios a las necesidades de los ensayos.

Entre estos accesorios se encuentra el de volumen de fabricación reducido (RBV), que permite realizar ensayos con diferentes materiales utilizando cantidades reducidas de polvo y sin modificar el material principal contenido en la máquina. Esta configuración facilita el trabajo experimental y la evaluación de materiales dentro del entorno de investigación.

La infraestructura empleada por el IPS se complementa con el sistema RenAM 500Q Ultra de cuatro láseres instalado en Wipro Lauak. Este equipo incorpora la tecnología Tempus y está orientado a las necesidades de productividad de la fabricación industrial. “Al compararlo con una máquina de un solo láser, este sistema de cuatro nos permite reducir de forma significativa los ciclos de fabricación. Además, la tecnología Tempus acorta todavía más esos ciclos al solapar el tiempo de dosificación y aplicación de polvo con la propia producción”, explica Ana Ferramacho, responsable del área de Fabricación Aditiva en Wipro Lauak y gestora del proyecto PRO AERO 3D.

Wipro Lauak trabaja para fabricantes aeronáuticos como Airbus, Dassault o Safran y utiliza el proyecto para avanzar en la validación de procesos de fabricación aditiva destinados a componentes aeronáuticos no estructurales. La iniciativa también contempla la fabricación de herramientas, moldes y utillajes destinados a procesos productivos existentes. “Hasta el momento, hemos logrado la cualificación de instalación (IQ), la operativa (OQ) y la de rendimiento (PQ)”, señala Ana Luísa Ferramacho.

La cualificación de estos procesos constituye una parte del trabajo necesario para desarrollar aplicaciones de fabricación aditiva en el ámbito aeronáutico. La certificación de componentes fabricados mediante esta tecnología requiere controlar la variabilidad del proceso, los posibles defectos internos y las microestructuras anisotrópicas, además de garantizar la trazabilidad y superar diferentes ensayos destructivos y no destructivos.

El proyecto aborda la cualificación de los procesos y el control de defectos, variabilidad y microestructuras

La utilización de sistemas RenAM con configuraciones diferentes permite cubrir necesidades distintas dentro del proyecto. Mientras el RenAM 500 Flex del IPS se emplea en actividades de investigación y caracterización, el RenAM 500Q Ultra de Wipro Lauak está orientado a la producción y a la evolución de los procesos industriales. “La colaboración con Renishaw ha sido clave, ya que proporciona un acompañamiento continuo y soluciones a los problemas que surgen en el día a día”, valora Cláudio.

El trabajo conjunto entre el IPS, Wipro Lauak y Renishaw se centra así en trasladar los resultados de investigación y caracterización de materiales a procesos de fabricación aditiva metálica aplicables al sector aeronáutico. La cualificación de los procesos IQ, OQ y PQ y el desarrollo de conocimiento sobre los materiales empleados forman parte de este proceso de desarrollo de capacidades industriales en Portugal.

En el siguiente vídeo puede verse el proceso. https://video.renishaw.com/watch/iWgWLhsndDbMduzrsFHuoQ