El ingeniero en tecnologías industriales Eneko Villabona Gorri ha demostrado en su tesis doctoral, defendida en la Universidad Pública de Navarra, el potencial de la fabricación aditiva por arco e hilo para producir componentes metálicos de gran tamaño y diseñar las propiedades del material en cada zona de la pieza.

La investigación, desarrollada en el marco de proyectos nacionales, europeos y eurorregionales, ha sido dirigida por los profesores del Departamento de Ingeniería Pedro José Rivero, del Instituto de Materiales Avanzados y Matemáticas, y Fernando Veiga Suárez, del Instituto de Smart Cities.

Villabona ha explicado que la fabricación aditiva, conocida como impresión 3D, permite producir componentes metálicos de grandes dimensiones destinados a sectores como la aeronáutica, la energía, el transporte, la construcción o la industria naval, informa la UPNA en un comunicado.

La técnica de arco e hilo funciona de forma similar a una soldadura automatizada, ya que funde un hilo metálico mediante un arco eléctrico y lo deposita capa a capa a partir de un diseño digital.

Esta tecnología permite depositar grandes cantidades de metal en poco tiempo y reducir el desperdicio de material frente a métodos convencionales basados en el mecanizado de un bloque. Además, no requiere necesariamente moldes o utillajes específicos, lo que aporta mayor flexibilidad y puede disminuir los tiempos de preparación.

DEFECTOS Y RESISTENCIA A LA CORROSIÓN

La tesis ha advertido de que las condiciones del proceso determinan la estructura del metal y pueden favorecer la aparición de defectos, como poros, zonas mal unidas o grietas. Estos fallos pueden convertirse en puntos de inicio de la corrosión y reducir la vida útil de los componentes, ha señalado el autor.

La investigación ha estudiado el acero inoxidable 316L y ha comparado dos tecnologías de fabricación mediante arco eléctrico. Ambas han permitido obtener componentes con buena resistencia a la corrosión, aunque una de ellas ha logrado una estructura interna más homogénea y menos defectos.

También se ha analizado la aleación de aluminio Al5356, para la que se ha comprobado que las condiciones de fabricación influyen en la cantidad de poros y en el tamaño de los granos de la estructura. Una de las estrategias ensayadas ha reducido considerablemente la porosidad y ha mejorado la resistencia frente a la corrosión.

COMBINACIÓN DE METALES

La tesis ha avanzado en la combinación de diferentes metales durante la fabricación para modificar las propiedades del material sin emplear una aleación previamente fabricada. En uno de los estudios, se han unido un acero inoxidable y un acero al carbono, controlando la cantidad de cada material durante la construcción de la pieza.

Los resultados han demostrado que es posible obtener materiales con propiedades muy diferentes a las de los componentes iniciales. Mientras que los dos aceros de partida presentaban una dureza de aproximadamente 180 HV, el material resultante ha alcanzado valores cercanos a 380 HV, más del doble.

Villabona ha afirmado que la fabricación aditiva puede utilizarse no solo para decidir la forma de una pieza, sino también para modificar y diseñar las propiedades del material durante su fabricación.

Esta capacidad permite emplear un material más económico en la mayor parte del componente y reservar otro con mejores propiedades frente al desgaste, la corrosión o las altas temperaturas para las zonas que lo necesiten.

El último estudio se ha centrado en estructuras formadas por acero inoxidable 316L e Inconel 718, una aleación de altas prestaciones para aplicaciones exigentes. La investigación ha demostrado que es posible fabricar una misma estructura con ambos materiales de forma sucesiva y distribuirlos en diferentes zonas.

Eneko Villabona es ingeniero en tecnologías industriales con especialidad en Mecánica por la UPNA y ha realizado el Máster Universitario en Ingeniería de Materiales y Fabricación en la misma institución. Su actividad investigadora se centra en la fabricación aditiva de componentes metálicos, sus propiedades mecánicas, microestructura y resistencia frente a la corrosión.