¿Los aviones impresos en 3D pronto se convertirán en una realidad?

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A medida que la industria de la aviación continúa luchando con el aumento de los costos y la cuestión de la sostenibilidad ambiental a largo plazo, puede haber una opción que pueda ayudar con ambos problemas. La impresión 3D de piezas de aviones ya es una realidad, y no solo ayuda a reducir las emisiones, sino que también presenta una alternativa más económica a la fabricación convencional. De hecho, Boeing dice que ahorra $3 millones por avión cuando utiliza piezas impresas en 3D.

Por ahora, la impresión 3D generalmente se limita a la creación de prototipos y la fabricación de piezas menos esenciales, pero con la tecnología que avanza rápidamente, eso podría cambiar. Un día, es posible que incluso veamos que algunas de las partes más importantes de los aviones se fabrican de esta manera, incluidos los componentes clave del motor.

Pero, ¿qué impacto podría tener la impresión 3D en el hardware y los sistemas críticos para la seguridad? ¿Y cómo está cambiando la mentalidad de utilizar la impresión 3D en la línea de montaje a la industria de la aviación en su conjunto?

Las ventajas de utilizar piezas impresas en 3D en aviones no se limitan al ahorro de costes. También hay mayores capacidades de creación de prototipos, una fabricación más rápida y precisa y una menor huella de carbono.

Comencemos con la creación de prototipos. La creación de prototipos con piezas impresas en 3D ahorra miles de horas de tiempo de trabajo, ya que un nuevo prototipo o modelo se puede imprimir en minutos en lugar de crearse en días o semanas. También es fácil realizar cambios con la impresión 3D en comparación con la fabricación tradicional, ya que puede crear y ver rápidamente un prototipo de bajo costo en un material más asequible. En otras palabras, puede ver cómo se verá una pieza de aeronave y usarla para pruebas y análisis aerodinámicos en un material más liviano y menos costoso que el producto final y hacer ajustes antes de invertir en un componente de metal de costo total.

La impresión 3D también ha hecho que la fabricación sea más rápida y precisa, especialmente en el área de accesorios que ayudan en el proceso de fabricación. Para reducir el margen de cambio y error de una pieza a otra, las piezas creadas a través de la fabricación tradicional deben mantenerse en su lugar durante el mecanizado mediante accesorios, como pasadores de metal. Pero el tiempo que lleva fabricar miles de accesorios, o el costo de comprarlos, es un desafío constante para los fabricantes tradicionales. Por el contrario, la impresión 3D permite a los fabricantes crear miles de accesorios a solo el 40 por ciento del costo y el esfuerzo que requiere la fabricación tradicional.

Finalmente, ahorrar todo ese tiempo y esfuerzo en la creación de prototipos y la fabricación significa que se pueden fabricar más piezas con menos energía y desperdicio. Dado que la fabricación y la producción causan más de una quinta parte de las emisiones de carbono totales del mundo, se debe dar prioridad a una fabricación más sostenible. La impresión 3D podría reducir el consumo de material hasta en un 90 por ciento. Eso conduce a una huella de carbono considerablemente menor.

Aún así, la impresión 3D conlleva algunos problemas de seguridad debido a la forma en que funciona el proceso. La impresión 3D se basa en superponer materiales ligeros para formar piezas, en lugar de cortar las piezas de bloques de material pesado y resistente. El proceso de estratificación a menudo ha dado como resultado productos finales más débiles, más porosos o quebradizos. Debido a la naturaleza estricta de los requisitos de certificación de hardware, la FAA tardó inicialmente en certificar las piezas impresas en 3D que tenían más probabilidades de romperse o sufrir daños que las piezas fabricadas con la fabricación tradicional. Ahora, con la nueva tecnología que finalmente permite la impresión 3D de titanio, los materiales y, por lo tanto, el producto final son más fuertes que nunca, y es probable que la certificación pueda avanzar más rápidamente en el futuro.

Después de todo, los protocolos y las normas de seguridad que rodean a las aeronaves impresas en 3D y sus piezas son lo suficientemente completos como para garantizar que cualquier material impreso en 3D que acabe en los aviones no afecte negativamente a la seguridad. DO-254 y los estándares relacionados para hardware de aviación ya requieren un nivel profundo de pruebas y control de calidad, lo que ayuda a garantizar que la impresión 3D solo se aplicará a las piezas que no son críticas para la seguridad o implicará suficientes controles y pruebas para mantener a las personas y avión seguro.

La impresión 3D es solo un pequeño aspecto de cómo está cambiando la aviónica. Pero la mentalidad en torno a la impresión 3D podría ayudar a hacer realidad un sistema completamente nuevo de viajes aéreos, así como a cambiar la forma en que los fabricantes de aeronaves piensan sobre el cumplimiento y la certificación.

Una mejor impresión 3D podría ayudar a superar algunos de los desafíos actuales de la cadena de suministro para la fabricación de aeronaves. Como tal, podría ayudar a impulsar la Movilidad Aérea Urbana (UAM). UAM es el concepto de que un día todos podríamos usar taxis aéreos en lugar de, o además de, los automóviles tradicionales. Pero para que UAM funcione, necesitamos muchos más aviones a pequeña escala. La impresión 3D podría facilitar ese proceso.

Por ejemplo, los aviones de despegue y aterrizaje vertical (VTOL) son una tecnología importante para UAM, ya que no requieren grandes pistas y pueden volar a bajas altitudes con facilidad. Los desarrolladores están trabajando actualmente en piezas impresas en 3D para estos aviones. De hecho, solo este mes, un nuevo prototipo de avión VTOL de Horizon Aircraft se elevó a los cielos con casi 800 piezas impresas en 3D.

Además, así como la impresión 3D podría facilitar en el futuro un enfoque de bloques de construcción para la fabricación de aeronaves, también estamos viendo que la industria adopta una especie de mentalidad de "línea de montaje" en lo que respecta al cumplimiento de software y hardware y los bloques de construcción de certificación en aviónica. .

Por ejemplo, las plantillas son un componente esencial del cumplimiento y la certificación, ya que permiten a los fabricantes y desarrolladores de aeronaves certificar nuevos diseños de manera eficiente y repetible. Así como la impresión 3D proporciona un enfoque basado en bloques de construcción para la creación de prototipos y la fabricación de piezas, existen varios tipos de plantillas que pueden actuar como bloques de construcción para la forma en que las empresas diseñan, fabrican y desarrollan nuevas aeronaves y garantizan el cumplimiento basado en estándares como DO- 178C para software, DO-254 para hardware y otros.

Será emocionante ver cómo la impresión 3D seguirá contribuyendo al desarrollo de tecnologías y procesos modernos en la aviación y en otros lugares. Tal vez algún día vueles en un avión que ha sido 100% impreso en 3D, y tal vez algún día, un taxi aéreo te resulte tan familiar como lo es un Uber hoy en día.

Sobre el Autor

Vance Hilderman, es el principal fundador/CTO de tres de las empresas de desarrollo/certificación de aviación más importantes del mundo, incluidas TekSci, HighRely y AFuzion. Hilderman ha formado a más de 31 000 ingenieros en más de 700 empresas de aviación y más de 30 países. Su propiedad intelectual está en uso por el 70% de los 300 desarrolladores de sistemas y aviación más importantes del mundo, y ha empleado y presidido personalmente a más de 500 de los ingenieros de aviación más destacados del mundo en más de 300 proyectos en los últimos treinta y cinco años. Las soluciones de AFuzion se encuentran en el 90 % de los aviones desarrollados durante las últimas tres décadas. Su último libro, Aviation Development Ecosystem, debutó en el puesto número 1 en la lista de libros más vendidos de la categoría Aviación.

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