La división de ingeniería de
Atos SE, líder en servicios digitales, y Materialise NV, líder en soluciones de software y fabricación para Fabricación Aditiva (también conocida como impresión 3D), han presentado un inserto de titanio optimizado para estructuras aeroespaciales. El anuncio se realizó el pasado viernes 30 de septiembre en el marco de la Conferencia sobre Estructuras Espaciales, Materiales y Ensayos Medioambientales, European Conference on Spacecraft Structures, Materials and Environmental Testing, ECSSMET 2016.
Estos insertos se utilizan principalmente como puntos de amarre para transportar grandes estructuras, por lo que levantar cargas muy pesadas. El estudio realizado por el equipo de Atos-Materialise, ha conseguido reducir su peso hasta un tercio del valor original, manteniendo e incluso mejorando, todas sus propiedades y su funcionalidad. Este ‘adelgazamiento’ permitirá poder incorporar más equipos funcionales al satélite y conseguir ahorros de cientos de miles de dólares en cada lanzamiento.
Este tipo de inserto se emplea profusamente en el ámbito aeroespacial para transferir elevadas cargas mecánicas en estructuras de paneles de material compuesto tipo honeycomb. Los insertos más clásicos se fabrican mediante mecanizado de aleaciones de aluminio o titanio en forma de bloque rectangular 100% compacto, lo que incrementa su peso más de lo necesario. Con la fabricación aditiva, el interior de los objetos puede vaciarse o llenarse con estructuras ligeras, poniendo material únicamente allí donde es necesario. Teniendo en cuenta que a día de hoy poner en órbita un kilogramo tiene un coste aproximado de unos 20.000 dólares, cualquier ahorro de peso revierte en reducir barreras en la exploración espacial.
Atos y Materialise han utilizado para el diseño del inserto técnicas avanzadas de optimización topológica y estructuras paramétricas tipo lattice, consiguiendo reducir su peso de 1.454 a 500 gramos. Esto supone una espectacular reducción de peso del 66%.
Los ingenieros abordaron el reto dejando atrás los conceptos tradicionales. El resultado no sólo ha sido una reducción en el peso, sino que además se han conseguido mejorar otros aspectos complejos, como la reducción de los esfuerzos termo-elásticos generados durante el proceso de curado de los paneles y la mejora en la distribución de las cargas, mediante una optimización de forma, para retrasar el fallo de la estructura. El diseño del componente se planteó cubriendo todos los requerimientos desde la fase de diseño conceptual hasta la de fabricación. La amplia experiencia de Atos en ingeniería aeroespacial y en simulación estructural ha facilitado el diseño de este novedoso componente tanto en su geometría exterior como en su interior. El equipo de Atos-Materialise ha estado compuesto por expertos en ingeniería aeroespacial, cálculo computacional por elementos finitos, diseño estructural, ciencia de materiales y fabricación aditiva.
La fabricación se ha realizado mediante impresión 3D de aleación de titanio, con un proceso conocido como Selective Laser Melting (SLM). La impresión 3D en metal presenta un increíble potencial para el sector aeroespacial, permitiendo fabricar componentes optimizados de geometrías extremadamente complejas, acortar plazos de entrega y fabricar sin requerir acopio previo de utillajes. La planta de Materialise de fabricación aditiva en metal de Bremen alberga el centro de competencia para impresión metálica tanto para producción como para desarrollo de software. En ella se han fabricado las distintas variantes del inserto contempladas a lo largo del desarrollo del proyecto, demostrando así su capacidad para la consecución de proyectos de fabricación avanzada.
Con el rápido desarrollo de este complejo componente mediante fabricación aditiva metálica, Atos y Materialise se sitúan a la cabeza de los proveedores de soluciones en impresión 3D en metal.
La presentación del inserto ha venido acompañada por la publicación de un estudio de investigación titulado “Additive Manufacturing of Hot Bonded inserts in sandwich structures”, escrito por ambas partes y presentado en el congreso ECSSMET 2016. Sus resultados contribuirán a extender el empleo de componentes metálicos producidos mediante fabricación aditiva en aplicaciones aeronáuticas y aeroespaciales.
Una fuerte colaboración en impresión 3D para aplicaciones industriales
Materialise cuenta con más de 25 años de experiencia en impresión 3D en un amplio rango de soluciones de software y servicios de fabricación, que constituyen la columna vertebral de la industria de la impresión 3D. Las soluciones abiertas y flexibles de Materialise permiten a los usuarios de una amplia variedad de industrias, incluyendo medicina y salud, automoción, aeronáutica y espacio, arte y diseño o bienes de consumo, desarrollar aplicaciones innovadoras con impresión 3D que hagan del mundo un lugar mejor y más sano. Con las oficinas centrales en Lovaina, Bélgica, y con filiales en todo el mundo, Materialise combina el mayor grupo de desarrolladores de software de la industria con uno de los centros de producción para fabricación aditiva más grandes del mundo. Para más información, pueden visitar nuestra web www.materialise.com.
Atos es un líder global en servicios digitales, y cuenta además con una división de ingeniería altamente cualificada cuyas oficinas están localizadas en Madrid, España, proporcionando servicios de ingeniería a nivel mundial desde 1997. Cuenta con un equipo de expertos en diseño estructural para aplicaciones punteras como aeronáutica y aeroespacial. Desde 2012, esta división proporciona servicios de ingeniería para impresión 3D, acompañando a sus clientes para crear nuevos y revolucionarios productos, explotando los beneficios de la fabricación aditiva como se ha demostrado en este proyecto.
La alianza entre Atos y Materialise en impresión 3D aporta capacidades de máximo nivel para servicios de ingeniería y fabricación de alto valor. El objetivo de esta colaboración es el de ayudar a los profesionales a abordar soluciones mediante fabricación aditiva a nivel industrial, acompañando desde la concepción hasta la fabricación y apoyándose en las más avanzadas soluciones de ingeniería. El equipo de ingenieros está formado por expertos de todas las áreas, trabajando conjuntamente para proporcionar soluciones de principio a fin. Atos y Materialise constituyen una potente combinación para el futuro de la fabricación.
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