Erlantz Cristóbal y María Cañas (ITP Aero): “El salto no es imprimir una pieza, el salto es certificarla y llevarla a un motor”
Las piezas impresas mediante fabricación aditiva son hasta un 50% más ligeras que las de métodos tradicionales y, por ello, contaminan menos
Altas temperaturas, fuertes inversiones iniciales, miles de horas de trabajo y otras miles de horas revisando a fondo cada producto. La fabricación industrial de componentes de motores aeronáuticos y de turbinas no es una tarea sencilla. La empresa ITP Aero lo sabe bien. Hace 10 años, en un esfuerzo por simplificar procesos y hacer piezas más fiables y más ligeras, en ITP empezaron a explorar la fabricación aditiva, una técnica más popularmente conocida como impresión 3D. María Cañas, directora de fabricación aditiva en ITP Aero, y Erlantz Cristóbal, director ejecutivo de ingeniería y tecnología en la compañía, plasman en esta entrevista una visión de cómo a través de este método, la firma ha logrado producir componentes más sostenibles y lograr una ventaja competitiva respecto a otros fabricantes. Capa a capa de trabajo, su apuesta por la innovación propia ha dado sus frutos.
De forma simplificada, ¿cómo funciona vuestra impresión 3D?
María Cañas. La impresión 3D se hace a través de un equipo al que enviamos un diseño digital. En ese equipo, relativamente pequeño, hay una cámara de impresión del tamaño de un microondas. Lo que hacemos en esa cámara es crear una atmósfera inerte en la que un dosificador introduce capas de polvo. Nuestra impresión 3D es con láser en lecho de polvo. Hay muchos tipos de impresión 3D. Está por ejemplo la que la gente hace en su casa con un filamento de plástico. Nosotros lo hacemos con láser y usando polvo metálico. Ponemos una capa de polvo, los láseres siguen la trayectoria que nosotros hemos programado digitalmente y con ese aporte de energía del láser, el polvo se funde, se enfría y se solidifica. Va creando una geometría 2D. Los láseres comienzan a generar otra capa 2D y así repetidamente hasta conseguir el volumen 3D. Es generación de una geometría 3D a partir de capas sólidas 2D repetidamente.
¿Qué ventajas aporta desde el punto de vista del diseño usar la fabricación aditiva para los componentes?
M. C. A diferencia de otros métodos tradicionales, la fabricación aditiva permite reducir hasta un 50% el peso de las piezas. Lo importante del peso es que en componentes aeronáuticos eso se traduce en un menor consumo de combustible. También se reduce el consumo energético para la generación de esas piezas comparado con el necesario en una fundición o forja. Se mejora la aerodinámica y la potencia sonora se reduce a la mitad en algunos casos. Se reducen soldaduras y aumenta la fiabilidad del componente.
¿Y desde el punto de vista operacional?
M. C. El coste de entrada en el mercado se reduce muchísimo. De ahí que estemos detectando startups que se están introduciendo en el mundo de la fabricación aditiva metálica. Las máquinas son bastante económicas y pequeñas comparadas con las de otros métodos tradicionales. Otra ventaja es que es un proceso mucho más digital. Independientemente de quién ejecute el programa de la máquina, siempre se va a ejecutar de la misma manera. El proceso es robusto y repetitivo y, por tanto, la variabilidad es mínima. Eso es otra gran ventaja.
Imagino que el gran premio os lo entregaron en julio de 2024 cuando la EASA (la agencia europea de seguridad aeronáutica) certificó vuestro diseño de los vanos del motor TP400, ¿habéis logrado fabricar otras partes del motor o componentes de otros modelos?
M. C. Nuestra trayectoria de fabricación aditiva no es solo esta pieza, empezamos este camino hace 10 años. Comenzamos con componentes muy sencillos con complejidad menor y con un impacto en caso de fallo más asumible. Este es el primer componente que hemos certificado en una pieza estructural por EASA. Aquí no se admite ninguna debilidad. Hasta llegar a este punto hemos desarrollado múltiples componentes que ya hemos introducido en turbinas industriales. No es el primero ni será el último. Tenemos unas quince piezas en producción. Contamos con otra pieza certificada por Canadá. El resto de componentes impresos están en motores militares y en turbinas industriales.
Si la fabricación aditiva aporta estas ventajas en fabricación industrial, ¿qué inconvenientes presenta?
Erlantz Cristóbal. Es un proceso que tiene que estar muy controlado. La introducción de algo tan nuevo añadía el reto extra de cómo diseñar algo sin tener experiencia de servicio previa disponible, más allá de empezar a montar piezas en motores industriales. El estándar de control es más alto que en un proceso convencional. El control de calidad, las variables que se controlan, los terabytes de datos que capturamos al estar digitalizado. Es como cualquier tecnología que se introduce en medicina. Requiere de muchas pruebas. A cualquier empresa más pequeña le puede costar más porque, aunque pueda parecer fácil imprimir 3D desde tu casa, imprimir algo que apruebe una autoridad aérea es mucho más difícil y va a requerir un control de proceso con un estándar muy elevado.
¿Qué parte fue la más difícil de fabricar en aditivo y por qué?
M. C. Una de las cosas a las que tuvimos que hacer frente con esta tecnología tan innovadora es que no teníamos referencia en la que apoyarnos. Nos podemos sentir orgullosos de haber desarrollado el proceso desde cero. Todos los estándares y normas o criterios los hemos establecido con nuestra experiencia. El gran reto fue establecer este conocimiento.
¿Hay muchas más empresas haciendo esto en el mundo?
E. C. Los fabricantes han empezado a explorar la fabricación aditiva. Algunos dicen que son capaces de imprimir cualquier pieza, pero el salto no es imprimirlo, el salto es ser capaz de certificarlo e integrarlo en un motor. Ha habido mucha gente haciendo desarrollo de tecnología y prototipos, pero menos son capaces de llevarlo a producción por esta barrera. Nosotros hemos conseguido llevarlo a un nivel de madurez gracias al que hemos conseguido certificarlo.
Por certificados es imposible, pero, técnicamente, ¿sería posible hacer un motor entero impreso?
E. C. Un motor pequeño, uno por ejemplo de un dron, sí que se puede hacer. Se pueden imprimir partes estáticas y módulos casi completos. Por contra, imprimir piezas rotativas es mucho más complicado. Cuando vas a algo más grande aunque no sea tripulado, puedes hacer mucho de ello, pero no entero. La parte rotativa sigue necesitando otro método de fabricación. Podría hacerse una parte relevante del motor. En el caso de los motores medianos, quizás un 40%.
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