Entre los diversos casos de uso de la tecnología de impresión 3D en metal en la fabricación de aviones de aviación civil, la fabricación de componentes es el más importante. Por ejemplo, Boom Supersonic presentó el avión de pasajeros supersónico XB-1 a finales de 2020, que puede volar a velocidades similares a las del avión Concorde. La gran utilización de componentes impresos en 3D por parte de este avión es uno de los principales factores que llama mucho la atención en el sector. La máquina completa funciona con componentes de aleación de titanio impresos en 21 3D, todos producidos con impresoras de metal de zafiro Velo3D y aplicados a motores y sistemas de control ambiental. Este programa no sólo aumenta el rendimiento de las aeronaves sino que también acorta drásticamente el ciclo de fabricación y reduce los gastos.
En otro caso, Airbus ha estado trabajando con Stratasys desde 2013 para utilizar ampliamente materiales poliméricos para construir componentes en el avión A350XWB, logrando así una instalación de una sola unidad de más de 500 piezas. Entre los diversos sistemas a bordo que cubren estas piezas se encuentran conductos, abrazaderas para cables, recintos y otras construcciones. Además, Qatar Airways está reemplazando la cortina de la puerta de la cabina con tecnología FDM y material ULTRAM 9085 para el A350XWB, que actualmente cuenta con el componente de avión impreso en 3D más grande: 1140720240. Si bien la tecnología de impresión 3D de metal se aplica ampliamente en los aviones Airbus, este es un caso de aplicación de materiales poliméricos. El Grupo Liebherr produjo soportes de tren de aterrizaje de aleación de titanio impresos en 3D para el A350 XWB y tuberías hidráulicas integradas de aleación de titanio para el Airbus A380 utilizando tecnología SLM, por ejemplo.
En la producción de motores, la tecnología de impresión 3D en metal también funciona muy bien. Como filial española de Rolls Royce, ITP Aero ha producido un nuevo UltraFan utilizando tecnologías de impresión 3D ®. La carcasa del cojinete de cola (TBH) del motor constituye una de sus construcciones principales. El avión y el motor estarán conectados por esta pieza. Utilizando sólo una pequeña cantidad de polvo y conservando el 25% de los materiales, la impresión 3D permite crear piezas con formas geométricas intrincadas, afirma ITP Aero. Esta técnica de fabricación no solo reduce las emisiones de carbono durante todo el proceso de producción, sino que también mejora el rendimiento y la confiabilidad de los componentes, beneficiando así al medio ambiente.
Utilizando tecnología de fabricación aditiva, la empresa sueca aeroespacial y de defensa Saab ha comenzado a producir piezas interiores para sus aviones de combate. La empresa realizó su primer vuelo de prueba de un componente impreso en 3D: una trampilla de nailon diseñada para sobrevivir en entornos exteriores. Saab también está investigando el uso de la tecnología de impresión 3D de metal en la fabricación de aviones, particularmente en la búsqueda de materiales más duraderos y el desarrollo de un sistema de impresión 3D móvil para llevarlo a diversas bases, incluso si se trata de una aplicación de material de nailon.
Con unas dimensiones de 455x295x805 mm, el Grupo Safran se ha asociado con SLM Solutions para crear un componente del tren de aterrizaje delantero para un avión comercial. Es el primero en el mundo en imprimir en 3D componentes de aviones de tan gran tamaño utilizando tecnología SLM. Esta investigación tiene como objetivo demostrar que la tecnología de impresión 3D SLM puede producir componentes importantes con viabilidad. Normalmente, tres piezas forjadas y un mecanizado de cinco ejes ensamblan los componentes tradicionales del tren de aterrizaje. Los componentes deben reconstruirse para que se ajusten a las características del proceso de producción capa por capa de la impresión 3D. Esto no sólo ahorra tiempo en todo el proceso de fabricación, sino que también integra finalmente las tres piezas originales en una, reduciendo así el peso en aproximadamente un 15%.
28 3Las piezas de aleación de titanio impresas en D, que están unidas respectivamente a la puerta de embarque, la puerta de servicio y las puertas de carga delantera y trasera del fuselaje delantero y trasero medio, también incluyen el vuelo inaugural del gran avión nacional C919. La producción de estos componentes no sólo mejora el rendimiento de la aeronave sino que también reduce significativamente el tiempo y los gastos de fabricación.
El uso de la tecnología de impresión 3D en metal en la construcción de aviones de aviación civil ha producido varios beneficios. En primer lugar, puede producir rápidamente componentes estructurales complejos, mejorando así la eficacia de la producción. La fabricación de componentes convencional utiliza muchos materiales y requiere un procesamiento sofisticado. Se pueden pulverizar y fundir polvos metálicos precisos en capas utilizando tecnología de impresión 3D, creando capa por capa arquitecturas de componentes complicadas, reduciendo así el desperdicio de material y el consumo de energía.
En segundo lugar, el diseño óptimo de los componentes se puede lograr con tecnologías de impresión 3D en metal. Se pueden producir formas geométricas complejas mediante tecnología de impresión 3D, un proceso que supone un desafío en las técnicas de producción convencionales. Para maximizar la inyección de combustible, por ejemplo, cree pequeños canales dentro de la boquilla de combustible o imprima construcciones complejas dentro de la cámara de combustión para aumentar la eficiencia de la combustión. Además de mejorar el rendimiento de los componentes, estos diseños mejorados reducen el consumo de combustible y los contaminantes de los aviones.
Además, con la tecnología de impresión 3D de metal es factible un diseño liviano. La mejora del rendimiento de los aviones en la fabricación de aviones de aviación civil depende principalmente del peso ligero. Los componentes livianos con formas intrincadas fabricados con tecnología de impresión 3D ahorran significativamente peso y al mismo tiempo garantizan resistencia. Esto aumenta la capacidad de carga del avión y la distancia de vuelo, además de su economía de combustible.
Sin embargo, también existen ciertas dificultades al utilizar la tecnología de impresión 3D en metal en la producción de aviones de aviación civil. En primer lugar, la velocidad de impresión algo lenta restringe la aplicabilidad de la producción en masa. Aunque la velocidad de impresión mejora progresivamente a medida que la tecnología se desarrolla constantemente, todavía se requiere más optimización y mejora. En segundo lugar, un problema crucial es también la restricción de la elección material. Aunque los materiales metálicos como las aleaciones de titanio y las aleaciones de aluminio se han utilizado ampliamente en la impresión 3D en la actualidad, todavía se necesitan más materiales nuevos con alta resistencia, gran resistencia a la corrosión y alta resistencia al calor para satisfacer las necesidades particulares de la fabricación de aviones de aviación civil.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/metal-additive-manufacturing-of-titanium.html