Avance sin turbulencias

Un sector tradicionalmente innovador

En 1979 comenzó en EEUU un proyecto de cuatro años de duración y 2 ½millones de dólares titulado “Advanced Machining Research Program (AMRP)”. Este programa estaba financiado por la Agencia de Investigación Avanzada de Proyectos de Defensa (DARPA) y gestionado por el Laboratorio Aeronáutico Wright de la U.S. Air Force. El propósito de esta iniciativa era el de reducir los costes de fabricación de sistemas de misiles del Departamento de Defensa mediante la adquisición de una base científica que permitiese una extracción más rápida de metal. Las cuatro tareas principales del programa y sus objetivos eran los siguientes:

1.- Investigación del mecanismo fundamental de la formación de viruta en el mecanizado HSM (High Speed Machining), para establecer una base científica que permitiese el desarrollo y la evaluación de posibilidades del mecanizado de alta velocidad como un método de fabricación viable y económicamente rentable.

2.- Innovación en las herramientas y las técnicas del mecanizado de alta velocidad. Se trataba de demostrar la viabilidad de herramientas innovadoras y nuevos conceptos de proceso a alta velocidad, especialmente en aquellos casos en los que métodos convencionales no eran de posible aplicación.

3.- Mecanizado Asistido con Láser (LAM), centrado en evaluar el mecanizado asistido con láser como un método de fabricación potencialmente viable.

4.-Modelizado del proceso desde el punto de vista económico, es decir, tratar de incrementar la utilidad de los modelos económicos y proporcionar un asesoramiento continuo acerca de la viabilidad económica de conceptos avanzados de mecanizado. Este aspecto se juzgó de gran importancia para extender los avances del proyecto a la cadena de suministro.

El esfuerzo principal se realizó en el fresado y torneado de superaleaciones base níquel, aleaciones de titanio, aleaciones férricas y aleaciones de aluminio. Entonces y ahora estos procesos y materiales son ampliamente utilizados en la fabricación de componentes del avión militar y civil y están directamente relacionados con otros programas tecnológicos de fabricación.

Si nos fijamos en los puntos anteriores, muchos de estos objetivos son tópicos de I+D en fechas actuales, lo que es buena prueba de que el sector aeronáutico es un generador de nuevas ideas y que preconizó varias líneas y técnicas que se han perfeccionado en los últimos años. Quizás el aspecto más destacable es que por aquel entonces no se hablaba de los composites de fibra de carbono, hoy alrededor del 50% del peso de las aeronaves civiles.

En los 80 el sector civil de Europa y EEUU tomó el testigo de la investigación al campo militar, abordando sectores no solo aeronáuticos, sino también del mundo de automoción y mecánico en general. Por tanto se sumaron al esfuerzo de mejorar el mecanizado otros sectores y grupos, dando lugar a los grandes avances en alta velocidad de los años 90. El concepto de alta velocidad se extendió al mundo del molde y fresado de aceros tratados y a numerosos campos de automoción, especialmente en el caso de torneado de discos de freno y fresado de bloques motor y culatas.

Efecto tracción

Pero el sector aeronáutico ha seguido siendo tractor en varios campos, entre ellos podríamos citar los siguientes:

• En inglés se ha acuñado el término HPC (High Perfomance Cutting) para aquel corte de aleaciones ligeras que conjunta secciones de viruta elevadas y velocidades de giro del cabezal en torno a 20.000 rpm, lo que suele derivar en velocidades de corte de 1000-2000 m/min. Estas aleaciones son relativamente blandas y fácilmente mecanizables, por tanto, este proceso es perfectamente viable.
• Mecanizado de composites. Los composites de matriz orgánica se utilizan cada día más en la construcción de aeronaves, siendo los datos de los nuevos modelos A380 y Boeing 787 muy significativos. Así en el primer caso el fuselaje integra un 52% de composites de matriz orgánica, y en segundo hasta un 58%. Y en los demás modelos de estas empresas los porcentajes se repiten. Todas las piezas obtenidas en este tipo de composites requieren dos operaciones finales que son obligadas en el 95% de los componentes: el fresado periférico para recorte de los sobrantes (recanteado) y el taladrado para introducir posteriormente remaches. En varios países, como el sur de Francia, hay programas de apoyo a las pymes para introducir una nueva cultura del composite donde antes solo existía la del metal.
• Corte de materiales de muy baja maquinabilidad, utilizando herramientas cerámicas y condiciones de corte muy agresivas. Los nuevos materiales empleados en los motores, entre ellos los nuevos intermetálicos de la familia gamma TiAl, siempre presentan una baja maquinabilidad y su mecanizado es un continuo reto.
• Predicción del chatter de la herramienta o proceso a alta velocidad. El chatter era en los 70 y 80 un problema generalmente asociado al desbaste del acero. Sin embargo, las nuevas velocidades de corte (y por tanto revoluciones del cabezal) implican excitación de los modos de vibración de la herramienta, siendo el chatter un problema real (y seguramente sufrido por más de un lector de este trabajo) en el mecanizado de aluminio a velocidades superiores a 10.000 rpm.