El fresado por agua reducirá los costes de producción de los materiales aeronáuticos

El fresado convencional consiste básicamente en el arranque de material mediante una herramienta rotativa de varios filos. Es una tecnología que se encuentra muy optimizada para materiales como el aluminio, pero, sin embargo, “resulta muy difícil mecanizar con esas herramientas materiales como el titanio y el Inconel”, explica Amaia Alberdi, investigadora de Tecnalia. Son materiales de baja maquinabilidad, y producen gran desgaste en los filos de las fresas. “Ahí es donde el fresado por agua tendría su nicho”, afirma el investigador de Tecnalia Alfredo Suárez.

A pesar de que el fresado por agua es una tecnología que no está desarrollada, no sucede lo mismo con el proceso de corte. De hecho, “el corte por agua es una tecnología madura, y ha demostrado que es mucho más eficiente que otras tecnologías, en aplicaciones donde no se necesita gran precisión”, comenta Alberdi.

Limitaciones, propias de la máquina de corte

El punto de partida ha sido una máquina comercial de corte por agua, y el fin es desarrollar un modelo de predicción para adaptar estas herramientas al fresado o mecanizado de las piezas, sin llegar a efectuar el corte. “La diferencia entre el corte y el fresado por agua la marca el tiempo de incidencia del chorro de agua y abrasivo sobre el material. Por lo tanto, estamos desarrollando un modelo que predice, en función de una serie de variables, cuánto es capaz de mecanizar el chorro”, detalla Alfredo Suárez.

La máquina que han utilizado los investigadores de Tecnalia, y, en general, todas las máquinas de corte por agua, permiten modificar los parámetros de corte, pero solamente al inicio del proceso. Mientras está en funcionamiento, no se pueden cambiar. “Al final, son máquinas que están diseñadas para que las utilice cualquiera, que sean muy fáciles e intuitivas de utilizar”, dice Alfredo Suárez.

Para la investigación que llevan entre manos, sin embargo, los investigadores indican que se necesita tener la capacidad para variar los parámetros en cada momento. “Para eso, no obstante, necesitaríamos que algún fabricante de estas máquinas se interesara por el proyecto, y nos dejara alguna máquina abierta, donde implementar el modelo desarrollado”, declara Amaia Alberdi.

La estrategia, buscar diferentes trayectorias

Consciente de los límites que presenta la máquina en estudio, Amaia Alberdi ha desarrollado el modelo de predicción en diferentes pasos. “Lo primero que hicimos fue modelizar una recta, una sola ranura; ver qué forma toma, qué huella deja el chorro en función de los parámetros que hemos introducido. Después, dispusimos varias ranuras una al lado de la otra, y ver cómo se comportaba el chorro. Y, finalmente, hemos estudiado diferentes trayectorias del chorro, para estudiar cuál de todas permiten que la profundidad obtenida sea lo más homogénea posible en el mecanizado”, explica Amaia Alberdi.

“Para mecanizar una pieza, y lograr, por ejemplo, una cajera (un cenicero), el chorro lo puedes dirigir en rectas paralelas, hacerlo en caracol, en zig-zag, etc.—continúa la investigadora—. La diferencia entre una trayectoria y otra está en los cambios de dirección; cuanto más tiempo le cueste decelerar, girar, y volver a acelerar, mayor será la erosión producida por el chorro en esos puntos”.

Una vez desarrollado el modelo “se puede saber lo que va a ocurrir sin tener que gastar recursos materiales ni humanos”, dice Alberdi. Y ese modelo, se puede probar en diferentes materiales, y calibrarlo fácilmente para cada uno de ellos.

Los investigadores están convencidos de que la tecnología de mecanizado por agua “tiene gran potencial, sobre todo en materiales para aplicaciones aeronáuticas. La ventaja es que se va a poder realizar un primer desbaste grande, a un coste muy económico frente al actual, ya que en las técnicas de fresado convencional se utilizan herramientas de corte costosas y que sufren grandes desgastes”, concluye Alfredo Suárez.