OHB System AG y Fraunhofer IAPT desarrollan una cadena de procesos para la producción aditiva de componentes optimizados

Soporte para el rotor de reacción (Material: Ti-6Al-4V). (Fuente: Catharina Clemens; Copyright: Fraunhofer IAPT)

Elemento de unión (Material: Ti-6Al-4V). (Fuente: OHB System AG; Copyright: OHB System AG)

La introducción de la Producción Aditiva requiere el cumplimiento fiable de todos los requisitos específicos de la industria en cuanto a calidad y estándares. Cómo lograrlo, lo muestra un proyecto de OHB System AG y del Fraunhofer IAPT. Las organizaciones han desarrollado reglas de diseño y fabricación, así como directrices y procesos para la validación y la producción de componentes aeroespaciales optimizados mediante la tecnología de producción aditiva PBF-LB/M, y los han utilizado para la optimización de tres componentes satelitales.

En el proyecto »AM Maturation«, OHB System AG y la institución Fraunhofer para Tecnologías de Producción Aditiva IAPT, en nombre de la Agencia Espacial Europea ESA, han desarrollado una cadena de procesos aditivos. Partiendo de los requisitos específicos de la industria para componentes y procesos de fabricación, los socios del proyecto han definido una cadena de procesos individual para la fabricación mediante PBF-LB/M y han optimizado tres componentes satelitales a lo largo de la ruta de fabricación aditiva.

Oportunidades y desafíos en la introducción de la Producción Aditiva

La producción aditiva (en inglés Additive Manufacturing – breve AM) fomenta la innovación en todos los sectores manufactureros y puede reducir los costos a largo plazo. En la exploración espacial, por ejemplo, la AM aumenta el rendimiento de satélites y vehículos espaciales. La industria se beneficia especialmente del proceso PBF-LB/M, que permite mejoras en el rendimiento gracias a la libertad de diseño de PBF-LB/M y a las integraciones funcionales. Además, se puede reducir el peso de los componentes, el esfuerzo de montaje e integración, así como los tiempos de desarrollo y producción.

Al mismo tiempo, la implementación exitosa de tecnologías aditivas requiere cumplir con los estándares de calidad e industria durante todo el proceso de fabricación. Por ello, una ruta de fabricación robusta es esencial para la producción aditiva exitosa de componentes que deben cumplir con estándares de la industria, calidad y seguridad.

Tres componentes satelitales validan la cadena de procesos AM

Para abrir camino a la producción aditiva de componentes para la exploración espacial, OHB System AG y el Fraunhofer IAPT han desarrollado reglas y procesos de diseño, fabricación y validación para componentes fabricados aditivamente. La validación del procedimiento se logró mediante la optimización de componentes estructurales y opto-mecánicos para su uso en plataformas satelitales y en instrumentos.

Para establecer una cadena de procesos, primero se realizaron transferencias de conocimientos, estudios de materiales y benchmarks de proveedores. La implementación de los procesos verificados comenzó con el diseño AM de tres componentes espaciales cada vez más complejos, con un rendimiento optimizado: un elemento de unión, un soporte para rueda de reacción y un espejo doble.

La fabricación se realizó con PBF-LB/M, considerada la tecnología más adecuada para los requisitos de OHB System AG y que cumple con los estándares espaciales. En el post-procesamiento, se llevaron a cabo tratamientos superficiales, como el de las superficies de los espejos, para mejorar aún más. Las pruebas finales de todos los componentes sirvieron para la verificación.

PBF-LB/M y las ventajas para proyectos satelitales

Fraunhofer IAPT y OHB lograron desarrollar y optimizar una cadena de procesos de AM continua y robusta para PBF-LB/M. Esto incluye la adquisición de competencias en diseño y verificación, así como la creación de una cadena de suministro confiable para componentes de titanio y aluminio.

Para los componentes satelitales fabricados de manera representativa, la ruta de fabricación aditiva ofreció varias ventajas. Entre ellas, en el elemento de unión desarrollado en el proyecto, se logró alcanzar propiedades de rigidez definidas mediante una distribución de masa controlada y óptima. El soporte para la rueda de reacción puede integrarse y montarse más fácilmente gracias a las tuercas de clic integradas directamente. Además, se redujo el tiempo de desarrollo para adaptarse a condiciones cambiantes. En el caso del espejo doble, que es el componente más complejo de los tres, la ruta de producción aditiva logró una menor deformación térmica del cuerpo del espejo mediante puntos de montaje optimizados y mejores propiedades ópticas debido a una mayor estabilidad térmica. Además, se lograron reducciones de peso de hasta un 45 por ciento.

El Dr. Marco Mulser, jefe de Coordinación Tecnológica de OHB System AG, resume: «Con la ayuda del Fraunhofer IAPT, OHB pudo establecer una cadena de procesos confiable que ahora nos permite utilizar componentes AM de alta calidad en nuestros proyectos satelitales.»