AERONÁUTICA 14 de vista de la fabricación, se pueden englobar en superficies de alta complejidad geométrica y superaleaciones de baja maquinabilidad de Titanio o base Níquel. Complejidad de diseño Este tipo de componentes rotativos están constituidos por superficies libres no desarrollables. Esto es debido a las necesidades fluido-dinámicas de funcionamiento, ya que se diseñan en base a unas especificaciones que condicionan dichas geometrías. Esto presenta su propio desafío para el proceso de fabricación, ya que no permite técnicas de mecanizado convencionales en máquinas convencionales (2 ejes, 3 ejes, 3+1 ejes o 3+2 ejes), lo implica la necesidad de terminar dichas superficies mediante réplicas esféricas o copiado de bola. Las superficies y las formas libres son un gran misterio que el mundo del mecanizado intenta resolver buscando un equilibrio de productividad, sostenibilidad y, alineado con la economía circular [5]. Materiales y desafíos de fabricación Además de todas las dificultades derivadas de la geometría, tenemos que enfrentarnos a las dificultades intrínsecas del material. Este tipo de componentes, dado que trabajan bajo condiciones extremas, suelen estar compuestos de superaleaciones termorresistentes base Níquel o aleaciones de Titanio. Las primeras son capaces de trabajar y mantener las propiedades mecánicas hasta temperaturas de 600 °C, y las segundas están pensadas para aligerar el peso dado que es una aleación muy ligera y que es capaz de trabajar como máximo a 400°C. Por todo lo anterior, es imprescindible tener un proceso robusto para la fabricación de este tipo de componentes para poder asegurar y mejorar la eficiencia de los motores a corto, medio y largo plazo. Para conseguir dicho fin, no basta con simulaciones y modelos, sino que es necesario ensayar dichos componentes de manera real. Para ello, se utilizan bancos de ensayos para analizar el comportamiento de dichos componentes y, aprovechando el feedback de los resultados, realizar una optimización continua de dichos procesos. A continuación, se presenta el desarrollo de un proceso robusto en un banco de ensayos para la fabricación de álabes aeronáuticos ensamblables, trabajando paralelamente con una metodología de medición y control. Este trabajo se ha desarrollado gracias a la financiación proveniente por el Ministerio de Ciencia e Innovación y la Agencia Estatal de Investigación del proyecto TASTE “Tecnologías aerodinámicas para turbofanes engranados (RTC2019-007194-4)”. PROCESO ROBUSTO PARA LA FABRICACIÓN DE ÁLABES AERONÁUTICOS EN UN BANCO DE ENSAYOS Inicialmente, hay que entender lo que implica fabricar una serie de componentes destinados a bancos de ensayos, puesto que hay unas pequeñas diferencias entre las piezas reales y las destinadas a este fin. Las piezas de bancos de ensayos son una réplica de las piezas reales de menor tamaño. Estas reducciones deben mantener las proporciones de las zonas críticas de dichos componentes, como son los radios de redondeo tanto en los extremos de los álabes como en la zona de unión con la superficie inferior. Sin embargo, el diseño de estos componentes para bancos de ensayo debe asegurar que representan el comportamiento que tienen esos componentes de tamaño real. El proceso de fabricación en diferentes etapas que se va a mostrar a continuación, se ha diseñado para los álabes ensamblables del compresor de baja presión. Como este componente trabaja en la “zona fría” del motor, el principal interés es que sean componentes con peso reducido, por lo tanto, se elaboran en una aleación ligera de Titanio, Ti6Al4V. Este material presenta unas prestaciones que combinan alta resistencia, bajo peso, y alta resistencia a la corrosión; lo que supone una implicación directa en la eficiencia general del motor y en el consumo de combustible. Sin embargo, es conocido por los desafíos que presenta para los procesos de arranque de viruta, derivados de su baja conductividad térmica, el calor que se genera durante el proceso de corte y la alta afinidad química que conllevan una reducción de la vida útil de las herramientas de corte [6]. La figura 3 muestra la localización de este tipo de componentes dentro del motor de una aeronave. Figura 3. Localización de álabes rotativos en los turbocompresores aeronáuticos.
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