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La fabricación aditiva podría ahorrar el 50% del combustible a la aviación

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Esta tecnología avanzada de fabricación reduce el tamaño de los motores a reacción y el peso de los aviones

  • por Kevin Bullis | traducido por Francisco Reyes
  • 10 Febrero, 2015

Foto: Pratt & Whitney ha utilizado fabricación aditiva para crear estos soportes de motor.

La compañía de aviación Pratt & Whitney está explorando si una tecnología conocida como fabricación aditiva podría utilizarse para desarrollar motores a reacción más compactos, para que los aviones comerciales fueran más ligeros y más eficientes en cuanto a combustible.

Pratt & Whitney ya utiliza dos técnicas de fabricación aditiva para producir algunos componentes del motor. En lugar de fundir el metal en un molde, el método consiste en formar objetos sólidos mediante la fundición parcial de un polvo de metal con un láser o un haz de electrones. Otros fabricantes de aviones utilizan tecnología similar. GE, por ejemplo, crea inyectores de combustible para motores a reacción utilizando sus propias técnicas de fabricación aditiva (ver Fabricación aditiva).

Los métodos utilizados por GE y Pratt & Whitney son más complejos y sofisticados que la impresión 3D de escritorio, que consiste en crear objetos mediante el depósito sucesivo de capas ultrafinas de material.

Los procesos de fabricación aditiva pueden reducir los residuos, acelerar la producción y habilitar diseños que podrían no ser factibles con los procesos tradicionales. Las novedosas formas e inusuales propiedades de los materiales que hace posible la tecnología, como palas de hélice optimizadas para la fuerza en un extremo y la flexibilidad en el otro, podrían cambiar la forma en que se diseñan los aviones.

Una de las posibilidades que Pratt & Whitney está explorando es motores con menos piezas, que necesitarían menos ensamblaje y serían más baratos de fabricar. El ingeniero jefe de Materiales e Ingeniería de Procesos de la empresa, Frank Preli, prevé la posibilidad de crear diseños de avión radicalmente nuevos "como por ejemplo muchos motores integrados en un ala para lograr una eficiencia ultra aerodinámica".

Este tipo de diseño podría tener muchos beneficios, asegura el profesor de aeronáutica y astronáutica del Instituto de Tecnología de Massachusetts, (MIT, EEUU), Mark Drela. Distribuir los motores a lo largo del borde de salida de las alas y en la parte trasera del fuselaje podría, en teoría, reducir el consumo de combustible en un 20% y disminuir el peso del avión. Estos beneficios "logran en conjunto grandes reducciones de consumo de combustible", señala Drela. "No es inconcebible" pensar en ahorros del 50%.

Para llegar a ese punto, según Preli, las técnicas de fabricación aditiva tienen que mejorar para lograr una mayor precisión. Una vez que los investigadores entiendan los detalles a escala molecular del proceso físico de la interacción entre el láser y los haces de electrones con los polvos, señala, "eso nos llevará a la capacidad de añadir características cada vez más detalladas, y tasas de deposición cada vez más veloces".

Es lógico que la industria aeroespacial haya sido una de las primeras en adoptar la fabricación aditiva, ya que incluso las mejoras en el rendimiento o las reducciones de peso más pequeñas pueden conducir a grandes ahorros de combustible, lo que justificaría el alto coste inicial de imprimir una pieza.

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