Fabricación aditiva

GE, el mayor fabricante del mundo, está a punto de utilizar la impresión en 3D para crear piezas de avión.
POR MARTIN LAMONICA TRADUCIDO POR FRANCISCO REYES (OPINNO)
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Los prototipos de soportes para motores de avión muestran cómo la fabricación aditiva puede producir formas complejas y diseñadas con precisión, como la de la derecha.

General Electric está haciendo un cambio radical en el modo en que tradicionalmente ha fabricado sus productos. Su división de aviación, el mayor proveedor mundial de motores de reacción, se está preparando para producir una boquilla de combustible para un nuevo motor de aeronave mediante la impresión de la pieza con el uso de láser, en lugar de mediante la fundición y la soldadura de metal. La técnica, conocida como fabricación aditiva (porque el objeto se construye mediante la adición de capas ultradelgadas de material una a una), podría transformar el modo en que GE diseña y fabrica muchas de las complejas piezas que se usan desde en turbinas de gas hasta en máquinas de ultrasonido.

La fabricación aditiva, la versión industrial de la impresión en 3D, ya se usa para algunos productos especializados, como los implantes médicos, y para producir prototipos de plástico para ingenieros y diseñadores. Sin embargo, la decisión de producir en masa una pieza crítica de aleación metálica utilizada en miles de motores de reacción es un hito importante para la tecnología. Y aunque la impresión en 3D para consumidores y pequeños empresarios ha recibido una gran cantidad de publicidad, es en la industria manufacturera donde la tecnología podría tener su impacto comercial más importante.

El otoño pasado, GE compró un par de empresas con conocimientos técnicos en fabricación de precisión automatizada de metales, para más tarde aplicar la tecnología en las operaciones de GE Aviation. Este grupo no tiene mucho tiempo para demostrar que su nueva tecnología es capaz de funcionar a escala. CFM International, una empresa conjunta de GE con la francesa Snecma, utilizará las boquillas impresas en 3D en su motor de reacción LEAP, cuyo uso en aviones está previsto para finales de 2015 o principios de 2016 (CFM señala que ya tiene compromisos por valor de 22.000 millones de dólares, o 16.700 millones de euros). Cada motor utilizará entre 10 y 20 boquillas. GE tiene que fabricar 25.000 boquillas al año de aquí a tres años.

GE ha elegido el proceso aditivo para la fabricación de las boquillas puesto que utiliza menos material que las técnicas convencionales. Esto reduce los costes de producción de GE y, puesto que hace que las piezas sean más ligeras, aumenta el ahorro de combustible para las aerolíneas. Las técnicas convencionales requerirían soldar unas 20 piezas pequeñas, un proceso de trabajo intensivo en el que se termina desechando un alto porcentaje del material. En cambio, la pieza será construida a partir de una capa de polvo de cobalto-cromo. Un láser controlado por ordenador se dirige a la capa para fundir la aleación de metal en las áreas deseadas, creando capas de 20 micrómetros de grosor una a una. El proceso hace que sea más rápido crear formas complejas porque las máquinas pueden funcionar durante todo el día. Además, la fabricación aditiva en general conserva material porque la impresora puede manejar formas que eliminen volumen innecesario, y crearlas sin los residuos que normalmente se producen.

El resto de GE, junto con sus competidores, está siguiendo el proceso de cerca. GE Power & Water, dedicada a crear grandes turbinas de gas y eólicas, ya ha identificado piezas que puede crear mediante el proceso aditivo, y GE Healthcare ha desarrollado un método para imprimir transductores, las costosas sondas de cerámica utilizadas en las máquinas de ultrasonido. "Fundamentalmente está cambiando nuestra forma de considerar la empresa", indica Mark Little, director de tecnología de GE.

Romper con las técnicas tradicionales de fabricación, como por ejemplo la fundición y el mecanizado de material, da a los diseñadores de productos de GE una mayor flexibilidad. Las máquinas de fabricación aditiva funcionan directamente desde un modelo informático, por lo que se pueden diseñar formas completamente nuevas sin tener en cuenta las limitaciones de fabricación existentes. "Podemos hacer configuraciones que no podíamos crear antes", indica Little.

Los ingenieros de GE están comenzando a explorar cómo utilizar la fabricación aditiva con una amplia gama de aleaciones de metales, entre ellas algunos materiales diseñados específicamente para la impresión en 3D. GE Aviation, por su parte, está tratando de utilizar aleaciones de titanio, aluminio y níquel-cromo. Una sola pieza podría estar hecha a partir de múltiples aleaciones, permitiendo a los diseñadores adaptar sus características de materiales a una forma que no es posible con la fundición. Un aspa para motor o turbina, por ejemplo, podría crearse con diferentes materiales de manera que un extremo esté optimizado para la fuerza y el otro para la resistencia al calor.

Todo esto sigue siendo teoría sobre papel o, mejor dicho, sobre diseños computarizados de ingenieros de producto. Por el momento, la boquilla de motor de GE, una pieza lo suficientemente pequeña como para caber en la palma de la mano, será la primera gran prueba de si la fabricación aditiva es capaz de revolucionar la forma en que se fabrican los complejos productos de altas prestaciones.