Titanio vs. Aluminio en la fabricación de piezas de aviones

La variedad de materiales utilizados para fabricar piezas de aviones se está expandiendo. Los compuestos de aeronaves como la fibra de vidrio, la fibra de carbono y los termoplásticos se han utilizado cada vez más para construir más componentes de aeronaves.

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La versatilidad, el bajo peso y la durabilidad son solo algunos de los atributos clave que hacen que los compuestos sean favorables para varias partes de un avión, jet u otra embarcación.

Sin embargo, los materiales aeronáuticos convencionales como el aluminio y el titanio siguen siendo estándares en esta industria y hay muchas razones para ello. El aluminio y el titanio para aeronaves brindan ventajas que no siempre se pueden duplicar, lo que hace que estos metales sean especialmente relevantes para obtener y mantener las aeronaves en vuelo, y con la máxima eficiencia y seguridad.

Al examinar las propiedades y la prevalencia de estos dos materiales en la industria aeroespacial, también vale la pena comparar el aluminio con el titanio para comprender mejor por qué se usan y dónde, y cuál es la mejor opción para lograr un rendimiento óptimo de los componentes de las aeronaves.

El aluminio de calidad aeronáutica se destaca por su excelente relación resistencia-peso, que es ideal para mantener los componentes de aeronaves delgados, livianos y aerodinámicos sin pérdida de resistencia. El aluminio es también un conductor eléctrico fiable y un excelente conductor térmico. Factores como la resistencia a la fluencia y la resistencia a la tracción varían según la aleación de aluminio específica.

El titanio de calidad aeronáutica es más denso que el aluminio, pero aún se considera una opción liviana entre los metales aeronáuticos. No ofrece el mismo nivel de conductividad térmica y eléctrica. Sin embargo, su resistencia a la corrosión, compatibilidad con otros materiales y solidez lo hacen mejor para su uso en algunas partes de aeronaves que requieren resistencia rígida sin exceso de peso o vulnerabilidad a la corrosión.

¿Qué piezas de avión están hechas de grados de titanio y aluminio?

Aunque los compuestos aeroespaciales ahora constituyen la mayor parte de la estructura de los aviones comerciales, el aluminio es el siguiente material más frecuente seguido inmediatamente por el titanio. También se utiliza acero, junto con otros materiales, aunque no de forma destacada.

El aluminio de grado aeroespacial se utiliza principalmente en el fuselaje, el revestimiento de las alas y el capó del avión, así como en partes de su estructura. El peso ligero, la flexibilidad y la resistencia a la corrosión del aluminio lo convierten en un material adecuado para estos elementos. Pero aparte de estas ventajas, el aluminio es accesible, siendo uno de los metales más abundantes y el tercer elemento más abundante en la corteza terrestre y, por lo tanto, relativamente económico en comparación con otras aleaciones aeroespaciales.

Se utilizan varios grados de titanio en la estructura del avión, las piezas del motor, el tren de aterrizaje y los sistemas y componentes de la aeronave. El grado Ti-10V-2Fe-3A1, por ejemplo, se usa en trenes de aterrizaje debido a su excelente templabilidad, alta resistencia y resistencia a la fatiga y la corrosión. Por el contrario, la resistencia al calor del grado Ti-8A1-1Mo-1V lo hace útil para las palas y discos de compresores de aviones.

Nuevos procesos de fabricación para aluminio y titanio aeronáuticos

El mecanizado convencional y la metalurgia han sido los principales métodos de fabricación para producir piezas de aeronaves hechas de aluminio, titanio y otros materiales de grado aeroespacial como el inconel. Si bien estos procesos todavía se utilizan para producir componentes, se están utilizando nuevos métodos como la impresión 3D, también conocida como fabricación aditiva, para producir componentes de aeronaves.

En sus primeras etapas, la impresión 3D solo era útil para crear piezas a partir de polímeros, que pueden ser adecuados para materiales compuestos de aeronaves, pero este no es el caso de metales como el titanio y el aluminio. Eso cambió con el desarrollo de polvos metálicos imprimibles y métodos de impresión mejorados, como la fusión de lecho de polvo láser.

Tanto las piezas de titanio como las de aluminio se pueden imprimir en 3D utilizando versiones en polvo de los metales. Sin embargo, los procesos reducen gran parte de la integridad de los materiales y problemas como la porosidad y el agrietamiento pueden comprometer su resistencia. Sin embargo, estos problemas se están abordando con métodos de fabricación mejorados y la introducción de elementos de refuerzo como los nanocables cerámicos, que se agregan directamente a la energía del metal.

Estos nuevos métodos de fabricación podrían hacer que los componentes de aluminio y titanio impresos en 3D sean partes estándar de un avión, helicóptero o nave espacial, en lugar de los componentes experimentales y notables que son hoy.