En una sesión de trabajo abierta a representantes de la industria de procesos del entorno, el workshop “Nuevas oportunidades de digitalización, sensorización y desarrollo de materiales en entornos hostiles” permitió conocer distintas estrategias de abordaje y ámbitos de aplicación trabajados por los proyectos HIPERMAT, NEMARCO e INEVITABLE.
Durante 3 años, el consorcio del proyecto HIPERMAT ha dirigido sus esfuerzos a mejorar la durabilidad y la vida en servicio de componentes para hornos de estampación en caliente con el fin de reducir el impacto económico y ambiental asociado a las labores de mantenimiento, que conllevan sustituciones de piezas y paradas técnicas. Con este fin, el equipo de trabajo se ha orientado al desarrollo de nuevos componentes para aplicación a elevada temperatura como son los anillos y vigas presentes dentro de estos hornos apoyados en tecnologías de modelización avanzadas, sensórica impresa, nuevos materiales y procesos de fabricación. A las puertas de finalizar el proyecto, el equipo cuenta ya con resultados palpables habiendo desarrollado, entre otros, dos aceros inoxidables refractarios, dos recubrimientos (uno cerámico y otro metálico), un proceso de fabricación sostenible de piezas fundidas y sensores embebidos, todos ellos orientados a mejorar resistencia a la fatiga térmica, al creep y al desgaste. El encuentro técnico celebrado en el Centro de Investigación Metalúrgica AZTERLAN, permitió compartir algunos de estos avances, junto con algunos resultados destacables obtenidos también en el seno de los proyectos INEVITABLE (orientado a la industria de procesos) y NEMARCO (industria aeronáutica).
Abriendo la sesión técnica, representantes de CRM Group, Philippe Guaino, y Fraunhofer ICS, Jonathan Maier, presentaron el trabajo realizado conjuntamente para desarrollar, instalar y asegurar la recepción de datos de sensores para trabajo en ambientes corrosivos y altas temperaturas, concretamente, termopares fabricados mediante tecnologías aditivas. Según expusieron, en este proceso “fue fundamental mejorar el conocimiento y el potencial de estabilización de los termopares en los ciclos de calentamiento por la adecuación de la microestructura del metal impreso hasta que la respuesta de estos sensores fue similar a los convencionales fabricados con cable”. Del mismo modo, el equipo compartió las tecnologías de fabricación aditiva utilizadas para desarrollar cada uno de los sensores, así como detalles del proceso de instalación y el aseguramiento de la captación y emisión de datos de forma segura y estable.
En el ámbito de los materiales, en representación del equipo de trabajo dedicado al desarrollo del material y el recubrimiento para la fabricación de anillos de horno (ESI, QUESTEK, AZTERLAN, CEIT, SVUM, KTH), el representante de QUESTEK David Linder compartió cómo “las herramientas de modelización avanzada han permitido acelerar el desarrollo de un nuevo material y un recubrimiento, determinando parámetros de producción y aplicación, de forma más ágil y segura”. Para conseguirlo, tras identificar las causas y formas de fallo de estas piezas, el equipo ha utilizado herramientas avanzadas de simulación (tanto para la fabricación como el testeo de componentes). “Gracias al conocimiento y a los modelos que hemos desarrollado en el seno de HIPERMAT ahora podemos optimizar composiciones de aleaciones metálicas y recubrimientos, así como parámetros de proceso para mejorar las propiedades y el rendimiento de los materiales para trabajo en hornos y entornos corrosivos, asegurando la calidad de las piezas y los costes de proceso”.
Seguidamente, Fernando Santos, responsable de la línea de investigación de Materiales y Procesos especiales de AZTERLAN, presentó la innovadora tecnología de HidroSolidificación utilizada para crear los nuevos aceros refractarios (aleación BEEN 1) desarrollados en el seno de HIPERMAT para fabricar las vigas de hornos. “Dado que el modo de fallo principal de estos elementos en el interior del horno es el creep, asistido por la precipitación de grandes carburos de Cr23C6 en los bordes de grano del acero, el nuevo material desarrollado se ha centrado en mejorar la respuesta a altas temperaturas. Para su diseño, por un lado, hemos actuados sobre la composición química de materiales comerciales anteriormente ya analizados (mediante la adición de pequeñas cantidades de elementos de aleación como el Nb, Mo, Cu, W) así como sobre su proceso de solidificación”. En este último ámbito, Fernando explicó cómo la tecnología de HidroSolidificación, una tecnología de fundición en la que el molde es disuelto mediante la aplicación de chorros de agua acelerando el proceso de enfriamiento de la piezas en su intervalo de solidificación de forma dirigida para conseguir un mayor rendimiento en la alimentación de los componentes fundidos, “hemos conseguido una aleación fundida con prestaciones claramente superiores, con una menor presencia de carburos primarios y una distribución mucho más homogénea de los carburos secundarios y en la que la solución sólida de los componentes añadidos y, de forma adicional, un cambio en la morfología de los carburos presentes aporta, además, propiedades mecánicas mejoradas a las piezas”.
Finalmente, Sergio Ausejo, Giselle Ramirez y Jonathan Maier, representantes de CEIT, Eurecat y Fraunhofer respectivamente, presentaron conjuntamente el proceso de desarrollo y aplicación de recubrimientos CERMET (cerámicos- metálicos) por HVOF y metálicos (Haynes 230) por LMD. Los estudios realizados permiten avanzar mejoras significativas en los ensayos de desgaste frente a la aleación de partida usada en el componente actual. Ensayos de dureza y el análisis microestructural del desgaste han permitido determinar las causas de este a elevadas temperaturas y el ajuste de estos procesos de fabricación para mejorar su comportamiento y conseguir de esta forma su aplicación final en piezas reales que se instalarán en el horno a lo largo de este año.
Interesantes avances de los proyectos INNEVITABLE y NEMARCO en el ámbito de tecnologías de control y nuevos materiales y recubrimientos sostenibles
El encuentro también acogió algunos de los desarrollos tecnológicos más relevantes de los proyectos que se llevan a cabo por los equipos de INEVITABLE y NEMARCO.
En el primero de los casos, el investigador de AZTERLAN especializado en Materiales y procesos especiales David García compartió las características la digitalización integral de una planta industrial de fabricación de piezas a la cera perdida (EIPC), englobando las diferentes etapas del proceso y permitiendo visualizar el estado productivo y de calidad (controles) de la planta en tiempo real. David dio a conocer el diseño de la arquitectura que comprende las etapas de captación, preprocesado, visualización, consulta y predicción. “El proyecto se orientó a objetivos relacionados con la reducción del rechazo y mejora de las propiedades mecánicas del material que fueron claramente cumplidos y es destacable el trabajo de forma preventiva que se realiza sobre el proceso. Por un lado, gracias al software de análisis multivariable Salomon, desarrollado por AZTERLAN, definimos las correlaciones más relevantes entre los parámetros monitorizados y su nivel de influencia sobre los objetivos perseguidos. Con esta base, desarrollamos los Modelos Predictivos de Control que permiten asegurar que el proceso se ejecuta previendo y actuando sobre el mismo antes de que se generen desviaciones. Estos modelos predictivos se instalaron en la plataforma orquestadora Sentinel® que se ha adaptado a las características y objetivos de producción de EIPC”.
Como última presentación de la jornada, la también investigadora de AZTERLAN, Dra. Andrea Niklas, presentó las nuevas aleaciones auto-fundentes desarrolladas en el seno del proyecto NEMARCO como alternativa a superaleaciones base cobalto en condiciones de desgaste a temperaturas entre 400 y 650Cº. “Actualmente se usan aleaciones base cobalto Stellites en la fabricación de componentes aeronáuticos presentes en las cabinas de las aeronaves y que, debido a la toxicidad del cobalto la emisión de partículas en condiciones de desgaste, pueden ser nocivas para la salud de sus ocupantes. Las aleaciones auto-fundentes base níquel del tipo NiCrSiFeB son excelentes candidatas para sustituirlas”. Así, como parte del proyecto NEMARCO el equipo de trabajo ha demostrado la viabilidad y las propiedades de estas aleaciones con este fin, junto con la definición de nuevas rutas de fabricación para los componentes desarrollados con las mismas.
