Precisión en lugar de galvanoplastia por inmersión: Nueva plataforma para la modificación selectiva de superficies

Jet de escritorio de la empresa TextureJet para el mecanizado por chorro electroquímico (EJM) en el marco de la plataforma de procesamiento por chorro electroquímico (EJP) del Fraunhofer IST. © Fraunhofer IST

Estructura superficial local creada mediante electroerosión por chorro (EJM) en un sustrato de acero inoxidable. © Fraunhofer IST

Con una expansión integral de su infraestructura de investigación, el Instituto Fraunhofer para Tecnología de Capas y Superficies IST establece una nueva plataforma para el tratamiento electroquímico local de superficies. La combinación de procedimientos galvanicos probados con tecnologías innovadoras como el Electrochemical Jet Processing (EJP) y la robótica inteligente permite un tratamiento preciso y eficiente en recursos de piezas complejas. De este modo, el instituto crea nuevas posibilidades para sectores como la electrónica, la tecnología energética, la medicina, así como la aeroespacial.

Las capas galvanicas son indispensables para numerosas tecnologías del futuro. Otorgan propiedades funcionales específicas a los componentes, mejoran su resistencia y rendimiento, y contribuyen, mediante una mayor durabilidad, al ahorro de recursos y a la reducción de emisiones de CO₂. En este contexto, el Fraunhofer IST desarrolla tecnologías de fabricación electroquímica de manera específica y combina procedimientos galvanicos establecidos con enfoques selectivos en el tratamiento de superficies.

Expansión para la próxima generación de fabricación electroquímica

El núcleo de la expansión del sistema es la nueva plataforma Electrochemical Jet Processing (EJP), que agrupa diversos procedimientos electroquímicos selectivos para el tratamiento y funcionalización local de superficies. Entre ellos se encuentran el Electrochemical Jet Machining (EJM) para el mecanizado sin contacto y con precisión micrométrica, así como el Electrochemical Jet Deposition (EJD) para la deposición local de capas funcionales. De este modo, se pueden estructurar, alisar, reparar o recubrir superficies de manera específica.

En contraste con los procedimientos galvanicos clásicos, en los que se tratan componentes completos en baños de proceso, la plataforma EJP trabaja con un haz electroquímico móvil que actúa únicamente donde realmente se necesita tratar el material o crear capas. Esto permite, en perspectiva, tratar componentes complejos o de gran tamaño de forma flexible. Se eliminan las limitaciones por las dimensiones de los baños de proceso o los pasos de enmascaramiento y desenmascaramiento. Al mismo tiempo, se minimiza el uso de productos químicos, energía y materias primas, así como la generación de residuos.

Gestión inteligente de procesos para geometrías complejas de componentes

La plataforma se complementa con una infraestructura moderna de robótica y automatización. Además de robots industriales de alta precisión, se utilizan robots móviles autónomos (AMR) que apoyan de manera flexible la logística de materiales y herramientas, y que se orientan de forma autónoma en su entorno. Esto genera procesos altamente precisos y reproducibles, que se adaptan a diferentes geometrías de componentes y pueden integrarse en cadenas de fabricación automatizadas.

»Con nuestra nueva configuración del sistema, combinamos procedimientos electroquímicos selectivos y robótica en un sistema integral. A diferencia de los sistemas clásicos, el proceso se ajusta al componente y sus requisitos — y no al revés«, explica Rowena Duckstein, investigadora en el Instituto Fraunhofer IST.

Aplicaciones variadas para sectores de alta tecnología

La nueva tecnología de sistema es relevante en todos aquellos ámbitos donde se requiera máxima precisión, flexibilidad y sostenibilidad. Permite, por ejemplo, la fabricación respetuosa con el material de microestructuras con altas tasas de deposición, así como un llenado más dirigido y, por tanto, un mejor recubrimiento de, por ejemplo, microperforaciones. Gracias a la deposición local, se puede prescindir de plantillas y mascarillas.

Mirando hacia el futuro

En el futuro, la plataforma EJP se vinculará aún más estrechamente con la robótica, la sensórica y los procedimientos de control basados en datos. El objetivo es un sistema de fabricación inteligente que optimice continuamente los procesos y reduzca el consumo de recursos y los residuos. De este modo, el Instituto Fraunhofer IST sienta las bases para conceptos de fabricación adaptativos que integren procedimientos electroquímicos locales de forma flexible en líneas de producción industriales y abran nuevas posibilidades para microfabricación, procesos de reparación y superficies funcionalizadas.

»Nuestro objetivo es seguir desarrollando una plataforma tecnológica que no solo cumpla con los requisitos industriales actuales, sino que también establezca nuevos estándares — de manera más precisa, sostenible y cercana a la aplicación que las soluciones existentes«, resume Duckstein.