Avances en la fabricación aditiva
La fabricación aditiva, conocida como impresión 3D, está transformando la industria aeroespacial al permitir la creación de componentes complejos con geometrías optimizadas y materiales avanzados. Esta tecnología, que construye piezas tridimensionales mediante la superposición de capas de polímeros, metales o materiales cerámicos, es clave para fabricar piezas ligeras, intrincadas y personalizadas, mejorando la eficiencia y la seguridad de las aeronaves.
La fabricación aditiva ha encontrado diversas aplicaciones en la industria aeroespacial, desde la producción de componentes estructurales hasta conductos de flujo de aire y piezas de motores. Su capacidad para crear estructuras internas complejas reduce el peso de los componentes sin sacrificar su resistencia, permitiendo formas innovadoras que no serían viables con métodos convencionales.
Esta tecnología ofrece ventajas significativas, como la reducción de los tiempos de desarrollo y fabricación, la eliminación de procesos de ensamblaje complejos y la posibilidad de integrar múltiples funciones en una sola pieza, lo que reduce el peso total y ahorra combustible. Facilita la personalización de piezas según necesidades específicas, optimizando el rendimiento y la eficiencia, además de permitir la producción de prototipos y repuestos, reduciendo costes y tiempos de fabricación.
A pesar de sus ventajas, la fabricación aditiva se enfrenta a retos en la certificación de materiales y procesos, acabados superficiales, normativas y control de calidad. Sin embargo, se espera que, con los avances tecnológicos y la colaboración entre la industria, el ámbito académico y los organismos reguladores, la fabricación aditiva desempeñe un papel crucial en la producción de componentes aeroespaciales, impulsando aeronaves más eficientes, seguras y sostenibles.
Aplicación real en el proyecto LILIUM: Fabricación de revestimientos acústicos mediante tecnología SLA.
Aernnova está inmersa en el diseño y fabricación del ala, el canard y los flaps del Lilium Jet. El Lilium Jet es una aeronave de despegue y aterrizaje vertical totalmente eléctrica, diseñada para ofrecer una capacidad líder, bajos niveles de ruido y un alto rendimiento con cero emisiones operativas, desarrollada por Lilium Aviation.
El proyecto incluye varias actividades innovadoras en ingeniería y fabricación, como pruebas acústicas para evaluar el ruido del motor durante el despegue y el aterrizaje, pruebas de drenaje para componentes acústicos y el comportamiento de los conductos a diferentes revoluciones. La reducción del ruido es crucial para la industria aeroespacial y el medio ambiente. El ruido durante los despegues y aterrizajes puede afectar a la salud humana, al bienestar de la comunidad y a la fauna, planteando un problema de contaminación acústica. El Lilium Jet ha diseñado conductos de motor con revestimientos acústicos que capturan y disipan el ruido antes de que se propague. Su baja firma acústica permite operar en zonas urbanas. Las carcasas y revestimientos de los conductos contienen el ruido, a diferencia de las hélices abiertas. Esta innovación contribuye a la sostenibilidad medioambiental y mejora la aceptación social de la aviación y las infraestructuras aeroportuarias.
El objetivo de la prueba es verificar el rendimiento aeroacústico de los revestimientos de composición perforada y tipo sándwich, así como desarrollar y verificar los métodos de fabricación para revestimientos compuestos. Cada revestimiento compuesto se fabricará uniendo dos láminas a un núcleo de panal ligero.
La absorción acústica se basa en 6 difusores acústicos compuestos que consisten en una capa microperforada que actúa como barrera acústica compuesta, con orificios de 1 mm de diámetro espaciados a una distancia específica, cumpliendo con un requisito de densidad de penetración de ruido basado en el área expuesta (delantera, central o trasera) y un acabado superficial de Ra 1.6. La otra capa está compuesta por una estructura tipo sándwich de panal con paredes de 0,8 mm de espesor que encajan perfectamente con la ubicación de la lámina microperforada, alineándola con los orificios para permitir el paso del ruido.
Los resultados de las pruebas ayudarán a comprender el rendimiento aeroacústico de los revestimientos compuestos y a compararlo con las estimaciones numéricas disponibles. Además, esta campaña ayudará a desarrollar y validar el concepto de fabricación y a evaluar los impactos relacionados con la fabricación en la aeroacústica.
El punto de partida para los conductos interiores es el material compuesto, un núcleo comercial. La División de Ingeniería de Aernnova (en adelante, AED), en colaboración con Lilium, propuso utilizar la fabricación aditiva debido a la complejidad de las superficies y a la difícil integración de los componentes de absorción de ruido. Tras explorar diversas alternativas y considerar los requisitos de Lilium, AED optó por los acabados y la precisión que ofrece la tecnología SLA con un material polimérico transparente WaterShed®XC 11122.
En la fase final, se ha completado la impresión del prototipo para el estudio de drenaje denominado "Probeta de Ensayo Medioambiental", con el objetivo de demostrar la capacidad de evacuación de agua del motor durante las fases de vuelo de "crucero" y "vuelo estacionario". Se han añadido orificios de drenaje en la parte inferior de los difusores acústicos ("ranurado") según los datos proporcionados por Lilium para el drenaje del prototipo.
