Una fabricación de piezas metálicas en 3D de nivel superior
La inspiración para el proyecto DREAM, financiado con fondos europeos, surgió en 2014 durante una conferencia sobre las «fábricas del futuro» organizada en Bolonia por la Presidencia italiana de la Unión Europea. En esta conferencia, se señaló el desarrollo de la fusión de lecho de polvo como una prioridad industrial. La fusión de lecho de polvo es un método puntero de fabricación que emplea impresoras tridimensionales (3D) para ir añadiendo material por capas. Este método utiliza una fuente calorífica, por lo general un láser, para fundir y concentrar material en forma de polvo, lo que permite crear complejas formas en 3D. La técnica se utiliza de manera amplia en la industria automovilística para producir piezas de coches, así como en el campo médico a la hora de crear prótesis personalizadas. «Un desafío crucial que se debatió durante la conferencia fue la mezcla accidental de polvos metálicos», explica la coordinadora del proyecto DREAM Elena Bassoli, profesora de ingeniería en la Universidad de Módena y Reggio Emilia (Italia). «Nos pareció necesario identificar y cuantificar este problema con el fin de aumentar la fiabilidad tecnológica. Hallar nuevas formas de mejorar los procesos de lecho de polvo podría contribuir a fabricar componentes más ligeros y con una mayor durabilidad por fatiga».
Mejorar los procesos industriales
El proyecto DREAM dio comienzo en octubre de 2016 y se centró en las técnicas de fusión de lecho de polvo mediante láser para componentes de titanio, aluminio y acero en los sectores de las prótesis, la automoción y el moldeado industrial. Se observaron mejoras en términos de la reducción del peso, el aumento de la velocidad de producción y el rendimiento por fatiga, y la reducción del coste de los materiales. Un factor crucial para cumplir estos objetivos fue la introducción de un «software» de control de las máquinas de fusión de lecho de polvo. Este «software» se desarrolló específicamente para gestionar los efectos térmicos del láser sobre la inestabilidad y la fatiga de los materiales. «Con el fin de alcanzar un nivel relevante de productividad industrial, prestamos una atención especial a los materiales empleados para evitar la contaminación del polvo de los mismos», señala Bassoli. «A continuación, se evaluó y estandarizó cada proceso de cada uno de los materiales».
Una producción más rápida y ligera
El proyecto, que finalizó en diciembre de 2019, ha alcanzado algunos resultados impresionantes que oscilan desde la fabricación de componentes más ligeros hasta un aumento de productividad. Según apunta Bassoli: «Hemos sido capaces de reducir los costes de fabricación y abreviar el tiempo de construcción. «Además, hemos conseguido mejorar la calidad del polvo de los metales primarios al desarrollar nuevos procedimientos para identificar y cuantificar la contaminación cruzada». Del mismo modo, durante el proyecto se desarrolló y probó con éxito un dispositivo capaz de eliminar sustancias contaminantes del polvo de los metales primarios. Las innovaciones introducidas por DREAM pudieron probarse, por fin, en el caso de tres clientes finales: las piezas de motores fabricadas a partir de aluminio por la empresa de automoción italiana Ferrari, los componentes protésicos fabricados por Adler Ortho y los moldes de acero fabricados por la empresa italiana Mold & Mold. «Se obtuvo una reducción del peso del 17 % a la hora de rediseñar un componente de automóvil», añade Bassoli. «Las muestras de prueba cumplieron con todos los requisitos estructurales exigidos por el cliente final, como la dureza, la rigidez y la fatiga». El componente protésico, un vástago femoral empleado en las artroplastias de cadera, se fabricó con un 13 % menos de material, lo que le otorga más ligereza y flexibilidad. Por último, el fabricante de moldes fue capaz de mejorar la eficacia del enfriamiento, con su correspondiente reducción de costes, durante la fabricación de sus productos. «Una de las principales ventajas de este proyecto sido la creación de un consorcio formado por todos los integrantes de la cadena de valor, desde el productor de la materia prima y la maquinaria hasta el usuario final», asegura Bassoli. «La cooperación entre los socios ha sido tan positiva que nos estamos planteando continuar con esta labor, así como establecer vínculos para otras actividades».
Palabras clave
DREAM, 3D, láser, automoción, prótesis, industrial, moldeado, aluminio, titanio, acero