En comparación con el movimiento en tierra, volar es más difícil y complejo porque implica movimiento dentro de la atmósfera terrestre. Independientemente del tipo de aeronave, ya sea comercial, de defensa o espacial, se debe considerar la durabilidad y eficacia de las distintas partes de la aeronave.
La fabricación de geometrías complejas de piezas de aviones con alta precisión requiere conocimientos y habilidades especializados. En otras palabras, el error humano no puede ocurrir en la fabricación de piezas para la industria aeroespacial.
¿Qué es el mecanizado CNC en la industria aeroespacial?
El mecanizado CNC aeroespacial utiliza herramientas y componentes informáticos para producir y mantener piezas de aviones y aeroespaciales. Es un proceso de fabricación asistido por computadora que mueve herramientas de corte utilizando códigos y software preprogramados.
Aunque muchas industrias utilizan el CNC para fabricar piezas y productos, la industria aeroespacial es una de las más sensibles donde no hay margen de error. Además, los fabricantes con máquinas CNC consiguen los mismos resultados independientemente de la cantidad producida, ya sea una sola pieza o miles de piezas.
¿Qué materiales se utilizan en el mecanizado aeroespacial?
El mecanizado de piezas en la industria aeroespacial es un proceso adaptable. Sin embargo, no todos los metales y plásticos son ideales para fabricar piezas aeroespaciales. A continuación se muestran los materiales utilizados en las piezas mecanizadas de la industria aeroespacial.
Aluminio y aleaciones de aluminio.
El aluminio es uno de los metales más utilizados para el mecanizado de piezas aeroespaciales, principalmente debido a su alta resistencia a la tracción y su peso ligero. El aluminio también es muy maleable, lo que facilita su procesamiento en máquinas CNC.
La aleación de aluminio más popular para el mecanizado CNC en la industria aeroespacial es el aluminio 7075, cuyo principal componente es el zinc. Ofrece buena resistencia a la fatiga. El material se utilizó para fabricar diversos componentes de alas, fuselajes y estructuras de soporte.
Las aleaciones de aluminio para aviones 4047 (revestimiento/relleno), 6951 (aletas) y 6063 (bastidor) también son mecanizables. Por lo tanto, las aleaciones de la serie 6000 generalmente se consideran más fáciles de mecanizar que otras.
Titanio y aleaciones de titanio.
El sector aeroespacial es el sector donde más se utilizan las aleaciones de titanio en todo el mundo. El metal tolera bien las altas temperaturas, es resistente a la corrosión y tiene una buena relación resistencia/peso. El uso de titanio en la industria aeroespacial se ha vuelto común.
Los aviones comerciales y militares, como el Airbus A380 y el Boeing B787, así como helicópteros como el F-22, F/A-18 y el UH-60 Black Hawk, requieren cantidades importantes de este material para sus distintas piezas. La estructura del avión y los componentes del motor de titanio incluyen discos, palas de rotor, ejes y carcasas.
El mecanizado CNC de titanio puede ser más difícil porque es más duro que el aluminio, lo que a menudo provoca desgaste de la herramienta y acumulación de calor, lo que puede deformar el material. Por lo tanto, el mecanizado de titanio aeroespacial debe realizarse a una velocidad de máquina más baja y con una carga de viruta más alta.
Plásticos técnicos
Debido a su peso increíblemente ligero, excelente resistencia a impactos y vibraciones, propiedades de sellado y resistencia química, los plásticos pueden ser una valiosa alternativa a los metales. Además, proporcionan un mejor aislamiento eléctrico en comparación con los metales y son ideales para la creación de prototipos CNC. PEEK, policarbonato y Ultem son polímeros de alto rendimiento utilizados en la industria aeroespacial.
Los plásticos de ingeniería aeroespacial se pueden mecanizar mediante CNC en piezas de aviones, como interiores de cabinas, bandejas, almohadillas de desgaste, reposabrazos, paneles de instrumentos retroiluminados, componentes de válvulas, carcasas, mangueras y aislamientos.
No todos los plásticos de ingeniería son ideales para el mecanizado CNC aeroespacial, ya que los polímeros aeronáuticos deben cumplir ciertos estándares de toxicidad, humo y llamas. Por eso es un factor crucial.
Beneficios del mecanizado CNC para piezas aeroespaciales
El mecanizado CNC es perfecto para producir piezas de aviones debido a sus numerosas ventajas. Beneficios incluidos:
Crear componentes ligeros
El peso es un factor crucial para volar piezas de tecnología. El mecanizado CNC se puede utilizar para crear estructuras y componentes de paredes delgadas a partir de materiales resistentes pero livianos para satisfacer esta necesidad. Esto los hace ideales para su uso en la industria aeroespacial para producir piezas y componentes.
Defectos mínimos en piezas.
Las piezas fabricadas mediante métodos de fabricación tradicionales/convencionales están sujetas a errores debido a errores dimensionales causados por el factor humano. Sin embargo, este no es el caso del mecanizado CNC de precisión, ya que este proceso de fabricación garantiza que las piezas aeroespaciales cumplan estrictos estándares de tamaño, tolerancia y rendimiento, lo que garantiza un alto rendimiento y evita fallos de las piezas.
Alta exactitud y precisión
La precisión es el sello distintivo del mecanizado CNC, ya que produce piezas con alta precisión y consistencia. Las máquinas CNC tienen una precisión de unos pocos micrómetros, con un pequeño margen de error. El uso del mecanizado CNC en la industria aeroespacial garantiza la producción de piezas que se ajustan con precisión a las piezas de aviones, evitando así fallos generales de las piezas y la consiguiente pérdida de propiedad.
Consistencia y eficiencia
El mecanizado CNC aumenta la eficiencia de fabricación en la industria aeroespacial. Este proceso está automatizado, lo que aumenta la velocidad de producción y reduce el tiempo al tiempo que garantiza que las piezas producidas sean precisas y consistentes. Gracias a esta precisión y consistencia, hay un desperdicio mínimo y las piezas producidas rara vez necesitan ser reelaboradas debido a imprecisiones dimensionales.
Procesos de mecanizado CNC para la aviación.
La industria aeroespacial tiene una gran demanda de piezas con extrema precisión, por lo que el mecanizado de precisión es necesario en la industria aeroespacial. La razón de esto es que la mayoría de las piezas tienen diseños y geometrías complejas. Existen diferentes tipos de máquinas CNC, pero para lograr alta precisión, en la industria aeroespacial se utilizan dos máquinas CNC principales.
Fresado CNC de precisión
Este es un proceso de mecanizado multieje que utiliza una fresadora para producir piezas. La máquina utilizada para esta producción se mueve según los tradicionales ejes lineales X, Y y Z, así como los ejes de rotación A y B, permitiendo la creación de formas y geometrías complejas.
Si bien es posible utilizar una fresadora CNC de 3 o 4 ejes al mecanizar piezas aeroespaciales, es mejor utilizar una fresadora CNC de 5 ejes, ya que se pueden mecanizar en una sola operación. Puede trabajar hasta en 5 direcciones de la pieza. Esto ayuda a los fabricantes a reducir errores y plazos de entrega. Además, las herramientas de corte de las máquinas CNC de 5 ejes giran a alta velocidad, lo que garantiza la exactitud y precisión de las piezas.
El fresado CNC permite la fabricación precisa de piezas aeroespaciales, como trenes de aterrizaje, componentes eléctricos y transmisiones.
Torneado CNC de precisión
Este proceso, también conocido como mecanizado sustractivo, implica eliminar material para crear la forma deseada. En el proceso de torneado de precisión, las barras de material se mantienen en forma de cuña y se giran. Este proceso continúa hasta que el material alcanza la forma deseada.
El torneado de precisión CNC es un proceso detallado y complejo para producir piezas aeroespaciales cilíndricas. También es importante señalar que este proceso es muy preciso, ya que la computadora controla la velocidad y posición de la herramienta y el material utilizado.
El torneado de precisión CNC produce piezas aeroespaciales como tornillos, tuercas, roscas, pasadores, sujetadores y ejes.
Acabados superficiales típicos para piezas de aviones CNC
Aunque hay varios tratamientos de superficie disponibles para piezas mecanizadas por CNC en la industria aeroespacial, no todos son ideales para su uso en componentes de aeronaves. La industria utiliza cuatro tipos a la hora de elegir entre diferentes tratamientos superficiales.
Anodizado
En este tipo de tratamiento superficial, la pieza aeroespacial se sumerge en una solución electrolítica, creando una capa uniforme de óxido en la superficie de la pieza. Se utilizan dos tipos de anodizado en piezas aeroespaciales: Tipo II y Tipo III.
El anodizado tipo II forma una capa decorativa en la superficie de la pieza. Esta capa suele ser delgada, lo que hace que la superficie y la pieza aeroespacial sean susceptibles a la corrosión y la abrasión cuando se exponen a ella. El anodizado tipo III, por otro lado, crea una capa dura más protectora en la superficie de la pieza.
El aluminio anodizado como acabado superficial protege las piezas aeroespaciales de la corrosión y mejora su durabilidad.
Pasivación
La pasivación es un método de posprocesamiento común utilizado en el mecanizado CNC aeroespacial para mejorar la funcionalidad y la calidad de la superficie de los productos. La superficie de la pieza puede presentar microrugosidad o contaminación superficial después del proceso de mecanizado, lo que puede afectar negativamente el rendimiento de la pieza con el tiempo. Sin embargo, con la pasivación, estos problemas ya no son problemas, ya que el proceso mejora la resistencia a la corrosión de las piezas aeroespaciales y reduce la necesidad de mantenimiento.
pulido
El pulido es uno de los tratamientos de superficie ideales para su uso en piezas aeroespaciales. Es un proceso sencillo que utiliza la idea del lijado para alisar cualquier superficie. El proceso generalmente comienza con la superficie más rugosa de la pieza aeroespacial y avanza hasta dejar un acabado superficial suave y atractivo.
Además, el pulido puede aumentar la durabilidad de un material aeroespacial. Esto se hace reduciendo la probabilidad de que se produzcan astillas o grietas. La desventaja es que pulir piezas aeroespaciales lleva mucho tiempo y puede resultar caro.
Recubrimiento en polvo
El tratamiento superficial más común para piezas metálicas aeroespaciales es el recubrimiento en polvo. Es muy popular debido a su variedad de funciones y durabilidad. Las piezas aeroespaciales con recubrimiento en polvo son resistentes a los arañazos y no se desvanecen con el tiempo.
Además, este acabado superficial está disponible en una amplia gama de colores para proporcionar a los fabricantes de piezas aeroespaciales una mayor flexibilidad y una estética mejorada.
Consejos para mecanizar piezas aeroespaciales
El mecanizado CNC de piezas aeroespaciales es una tarea difícil. Sin embargo, aquí hay algunos consejos a tener en cuenta durante el proceso o antes de visitar un taller de CNC aeroespacial.
Ejecutar una simulación
Antes de comenzar la producción real de piezas aeroespaciales, utilice un software de simulación de mecanizado CNC para garantizar que todo sea perfecto de principio a fin. El software de simulación le permite visualizar el rendimiento de sus piezas aeroespaciales antes de comenzar la producción.
Utilice la máquina y las herramientas de corte adecuadas
Existen varias máquinas CNC y herramientas de corte, pero no todas son adecuadas para mecanizar piezas aeroespaciales. Por eso es mejor utilizar las herramientas y máquinas adecuadas para el trabajo. Para aumentar el tamaño de su equipo, a menudo se recomienda utilizar fresadoras grandes y de alta velocidad diseñadas específicamente para esta tarea.
Dividir la producción en piezas especializadas.
Mirar un producto como una unidad puede parecer desalentador, por lo que es mejor dividir las líneas de producción. Divida el sistema de producción en partes especializadas según la calidad del producto y los componentes. Elegir el equipo adecuado para el trabajo ayudará a simplificar la producción de piezas aeroespaciales.
Elige el diseño correcto
La fase de diseño es uno de los pasos más importantes en el desarrollo de un producto. Un diseño adecuadamente adaptado puede ahorrar el tiempo necesario para la preparación de piezas, aumentando la productividad, la eficiencia y la confiabilidad.
Aplicaciones de mecanizado CNC en la industria aeroespacial
Existen muchos usos para el mecanizado CNC en la industria aeroespacial. A continuación se muestran los más comunes.
Conectores eléctricos : el mecanizado CNC respalda la producción del sistema eléctrico de la aeronave, que consta de componentes vitales. La producción del sistema eléctrico de un avión depende a menudo de su peso y de las limitaciones de espacio.
Componentes de válvulas : estos pequeños componentes se utilizan ampliamente en la industria aeroespacial y las válvulas mecanizadas por CNC garantizan la precisión de las piezas y un funcionamiento eficaz y seguro.
Componentes productores de oxígeno : el mecanizado CNC ayuda a producir sistemas de seguridad productores de oxígeno que son robustos, resistentes a la temperatura y livianos.
Ondas : En la aviación, las ondas juegan un papel fundamental en la transmisión de energía. El mecanizado CNC facilita la producción de piezas robustas a partir de materiales resistentes al calor.
Otras aplicaciones de mecanizado CNC aeroespacial incluyen piezas de cabina, nervaduras de alas, componentes de fuselaje, actuadores, controles de movimiento, carcasas de motores, componentes de trenes de aterrizaje, discos y carcasas de filtros.
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Preguntas frecuentes
¿Existen requisitos especiales de calidad de superficie en el mecanizado CNC de componentes aeroespaciales?
Sí, hasta cierto punto, se pueden lograr tolerancias increíblemente estrechas con el mecanizado CNC, lo que permite diversas calidades de superficie que a menudo se requieren en la industria aeroespacial.
¿Es importante la precisión en el mecanizado CNC de piezas aeroespaciales?
Un aspecto fundamental en la fabricación de piezas aeroespaciales es el mecanizado de precisión. Esta industria tiene estándares de producción muy altos y normas de seguridad más estrictas para el mecanizado CNC de piezas de aviones.
