Metalurgia digital: otra manera de diseñar
Desde hace varios años, Safran Tech, el centro de I+T del Grupo, ha estado llevando a cabo un importante trabajo de investigación para crear la aviación del futuro, libre de carbono y totalmente digitalizada. Para lograr esta ambición es necesario replantearse tanto el funcionamiento del avión, como sus componentes y su proceso de producción. Explicamos en detalle una de las soluciones de ecodiseño posibles: la metalurgia digital.
n la actualidad, la técnica tradicional más utilizada para desarrollar las aleaciones que componen muchos de los productos del Grupo es la que se conoce como "ensayo y error". Consiste en desarrollar y caracterizar, mediante ensayos fisicoquímicos y mecánicos convencionales, tantas aleaciones como sea necesario hasta determinar la mejor composición. Sin embargo, esta técnica consume mucho tiempo, puesto que el proceso de análisis y estudio de la composición de los materiales es complejo y pueden ocurrir muchos errores, lo que acarrea un mayor número de iteraciones. Por su parte, la metalurgia digital consiste en utilizar herramientas digitales de modelización y visualización que permiten estimar el comportamiento de las futuras aleaciones metálicas en funcionamiento. El proceso se basa en hojas de datos asociadas a herramientas termodinámicas.
FUTUROS PRODUCTOS MÁS FIABLES Y EFICIENTES
La metalurgia digital es adecuada para el desarrollo de aleaciones a base de níquel o titanio. Este método presenta numerosas ventajas. Por ejemplo, siempre y cuando se cuente con modelos de reemplazo de los medios experimentales, se puede estimar en tan solo unos días ciertas propiedades clave de cerca de cien mil aleaciones, cuando con el método de "ensayo y error" se requería, en el mejor de los casos, ¡un día para cada aleación! Este enfoque de ecodiseño también propicia la reducción de los impactos medioambientales de la investigación sobre estos materiales del futuro, ya que permite reducir la cantidad de ensayos fisicoquímicos.
Desde hace tres años, este método permite diseñar nuevas aleaciones de forma más rápida y a menor costo, además de más robustas y mejor adecuadas a las necesidades de las empresas del Grupo. Integrado en el ciclo completo de diseño del producto, permite optimizar el diseño de nuevas aleaciones metálicas para obtener productos más fiables y eficientes.
"Este enfoque permite tomar en cuenta las limitaciones de funcionamiento y producción de las piezas en una fase muy temprana de su desarrollo".
UNA RESPUESTA A LOS RETOS DE LOS FUTUROS PRODUCTOS DEL GRUPO
Para que sea eficaz, esta metodología se basa en una estrecha colaboración entre las oficinas de diseño (BE, por sus siglas en francés) y los expertos del sector. Juntos, trabajan primero en definir las especificaciones del material, para identificar los principales criterios que este debe cumplir. A continuación, ¡el método de la metalurgia digital hace lo suyo! Olivier Delcourt, director de la división de Materiales y Procesos de Safran Tech, confirma: "Este enfoque, combinado con herramientas de modelización, permite obtener materiales cuyo comportamiento constituirá un mejor compromiso respecto a las diversas tensiones a las que se someten las piezas en funcionamiento: altas temperaturas, corrosión por fatiga, entre otras. También permite tomar en cuenta las limitaciones de funcionamiento y producción de las piezas en una fase muy temprana de su desarrollo".
¿A qué productos se puede aplicar?
Las aplicaciones son múltiples, especialmente para las piezas de fabricación aditiva. Ante todo, las partes calientes de los motores de la aeronave (los discos o álabes de las turbinas), pero también los trenes de aterrizaje y pilones de motor. Las piezas que conforman estas partes del avión se denominan "críticas" porque están sometidas a temperaturas muy elevadas y, por lo tanto, deben ser fabricadas con materiales muy resistentes.
Ya se han realizado múltiples pruebas con empresas del Grupo como Safran Aircraft Engines y Safran Helicopter Engines, que han dado como resultado la presentación de alrededor de diez patentes desde el 2018.
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