MODIFICACIÓN SUPERFICIAL DE TITANIO FABRICADO MEDIANTE LPBF PARA ANEMÓMETRO DE APLICACIÓN MILITAR: ESTUDIO EN AMBIENTES AGRESIVOS

Abstract

El anemómetro es un elemento imprescindible en una embarcación militar. No solo otorga la dirección e intensidad del viento, datos imperiosos para la seguridad de la misma embarcación sino que también ayuda a predecir la climatología.

Este trabajo estudia la viabilidad de la fabricación del mismo elemento en Ti6Al4V a través de la fabricación aditiva, más concretamente el método Lecho de Polvo con Láser o LPBF. Para ello se fabricaron a través de la técnica LPBF diferentes muestras en Ti6Al4, a dichas muestras más tarde se le aplicaron diferentes postprocesamientos superficiales (ablación láser, desbaste y granallado) para ver cual de las muestras tendría mejor respuesta al estar expuesta a un ambiente agresivo como es el mar.

Mediante la caracterización microestructural se estudió tanto el interior de las piezas como su superficie, para ello se utilizó un microscopio óptico, un microscopio electrónico de barrido y un perfilómetro. Con los dos primeros, en las superficies se observó cómo los diferentes postprocesamientos habían afectado a la superficie de las muestras con respecto a la muestra As Built y con el perfilómetro se estudió cómo los postprocesamientos habían afectado a la rugosidad de las muestras. Se percibió un cambio superficial importante en las muestras con postprocesamientos de lijado y ablación láser, sin embargo el granallado apenas varió la superficie de la muestra.

En los ensayos a corrosión se evaluó la respuesta ante un ambiente agresivo (solución acuosa del 3,5% NaCl, simulando el mar) mediante los estudios de OCP, Rp y TAFEL. en todos ellos la muestra mostró el mejor comportamiento. El OCP indicó un potencial más noble, el Rp una mayor resistencia a la corrosión y el Tafel una menor densidad de corriente, lo que refuerza su mejor desempeño. Esto se atribuye a que el lijado mejora la superficie al reducir defectos y favorecer la pasivación.

Por medio de un diseño con optimización topográfica (lattice) se observa que la cantidad de material necesario para la fabricación de la pieza de reduce en un 70%, bajando de una pieza sólida con una masa de 2,21 kg a otra con un lattice interco con una masa de 0,664 kg. Al reducir la cantidad de masa que hay que depositar, también se reduce el tiempo de impresión, pasando de 1,81 h/ud a 0,54 h/ud.

Mediante el estudio de costes se obtuvo que si se se fabricara una pieza solida por LPBF y se optimizara la impresión el coste sería 400€/ud y si la pieza se fabricará con lattice el coste se reduciría hasta 300€/ud. También se compararon estos costes con un método de fabricación convencional, éste reducía sus costes por unidad a medida que se aumentaban las piezas que se fabricaran hasta estabilizarse en 200€/ud a partir de las 100 piezas. El estudio muestra que el mejor método de fabricación es el de LPBF con lattice hasta las 9 piezas, después el más rentable sería el convencional, todo ello si las piezas fueran estandarizadas siempre.

Por último, se ejecutó un análisis DAFO para ver la viabilidad de la aplicación de este proyecto para el mercado militar. De esta forma se hace un análisis interno (debilidades y fortalezas del proyecto) y otro externo (amenazas y oportunidades del entorno). Este análisis hizo entender que es un mercado de difícil acceso pero con mucha oportunidad de éxito una vez dentro del mismo.