HEGAN en prensa segundo trimestre 2010 by Hegan Cluster

HEGAN en prensa Segundo trimestre 2010

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Debate de expertos sobre las potencialidades del sector aeronáutico y del espacio para las empresas de mecanizado y fabricación

La industria aeronáutica española es la quinta industria europea del sector, tanto por volumen de producción, como por nivel de empleo. Esta afirmación viene avalada porque en el último decenio la industria española ha experimentado un rápido crecimiento (medido en términos de producción consolidada) cercano al 13% anual, con una destacada contribución a la I+D (de alrededor de un 15% de las ventas). No obstante, la actual situación económica ha repercutido también negativamente en este sector. Conocidos son los importantes retrasos en varios programas lo que hace que el sector siga con incrementos de facturación, pero con ratios mucho más suaves de los que venían siendo habituales durante los últimos años. En estos momentos lo podríamos escenificar en un vuelo raso. Sin embargo, las perspectivas son optimistas y parece que pronto podríamos volver a un negocio de altos vuelos. Por ello, hemos querido sondear la opinión de nuestros expertos sobre sus perspectivas de crecimiento previsto; las principales tecnologías utilizadas en su proceso productivo; las más destacadas tendencias de futuro en su producción…

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Guillaume Pérolle FATRONIKTecnalia

Valentín Collado FATRONIKTecnalia

José Ángel Marañón IDEKO-IK4

Los Expertos

Importantes programas del sector aeronáutico acumulan significativos retrasos como bien saben y padecen los mecanizadores que trabajan para esta industria. Son los efectos de una crisis que también ha tocado el ala a un negocio sólido y próspero. Pese a ello, las estimaciones de crecimiento hasta el 2016 para la industria española son cercanas al 9% anual. Para comentar presente y futuro del sector, los expertos que participan en este debate especial sobre el mercado de las energías renovables son: 1- Guillaume Pérolle (G. P.) y 2- Valentín Collado (V. C.) de FATRONIK-Tecnalia 3- José Ángel Marañón (J.A.M.) de IDEKO-IK4. 4- Pedro J. Arrázola (P. A.) de Mondragon Unibertsitatea. En las siguientes páginas se recogen en un resumen las principales aportaciones de cada uno de ellos precedidas por las siglas de su nombre y apellido. Las exposiciones están ordenadas por temas y por “expertos” por lo que podéis organizar vuestra lectura como os parezca más oportuno. En nuestra Web estarán disponibles explicaciones más extensas y más material gráfico.

Un mercado con potencial G. P. y V. C. A pesar de dificultades puntuales debidas a los ciclos económicos, el sector aeronáutico en general continuará con un crecimiento fuerte a nivel mundial. La demanda de aviones civiles para el rango de productos de Boeing y Airbus se estima en un total de 25.000 unidades para los próximos 20 años (estimaciones de Airbus, junio de 2009), lo cual supera por mucho las capacidades de producción actuales de ambos fabricantes. Toda la industria subcontratista se beneficiará de este crecimiento, aunque con grandes matices en función de las zonas geográficas y las tecnologías demandadas. Este potencial de crecimiento del sector en general se debe matizar, cuando se habla de mecanizado, en función: del subsector considerado, ya que requieren competencias realmente diferenciadas: Motores y Estructura de los principales materiales considerados, ya que requieren una experiencia y unos equipamientos adaptados: materiales metálicos (aluminio, titanio, inconel, gammaTiAl …) y materiales compuestos (principalmente fibra de carbono) de los procesos de mecanizado considerados, de los cuales los princi-

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Pedro J. Arrázola Mondragon Unibertsitatea

pales pueden ser el fresado 5 ejes (piezas primarias y álabes), taladrado (pieza primaria), torneado (principalmente piezas de revolución en el ámbito del motor), recanteado (para piezas de compuesto). Además del crecimiento general del sector, se viven tendencias más específicas que tienen un gran impacto sobre las capacidades de mecanizado que se requieren. Por ejemplo, la demanda en piezas de material compuesto ha crecido exponencialmente comparando al metálico, requiriendo a toda la cadena de proveedores adaptar sus medios, conocimientos y capacidades, incluido en el mecanizado. Sin embargo, la evolución de los materiales metálicos, sus características imprescindibles para ciertas partes del avión, las dificultades de fabricación relacionadas a los materiales compuestos y el coste de la materia prima hacen que el material metálico no vaya a desaparecer, y quizás pueda vivir su reválida en unos años. Otra tendencia clara en el mecanizado en metálico es la necesidad de fabricar piezas monolíticas cada vez más complejas, que requieren mecanizados de 5 ejes de gran complejidad y un saber hacer realmente importante. A medida que va mejorando la capacidad de los mecanizadores y reforzán-

dose las normas medioambientales, también se utiliza el mecanizado 5 ejes como alternativa al fresado químico, requiriendo un conocimiento de las técnicas de mecanizado para cajeras, paredes y suelos delgados. Por último, también se nota una creciente complejidad del mecanizado de nuevos materiales, más difícilmente mecanizables, en piezas más complejas. En definitiva, esas evoluciones de la demanda en el sector generan nuevos nichos requiriendo capacidades técnicas (conocimientos, equipamientos, etc.) específicas, que son oportunidades a tener en cuenta por los mecanizadores. J. A. M. Aunque la actual crisis económica mundial también ha llegado de lleno al sector de la aeronáutica, en principio se prevé que el sector siga con incrementos de facturación, pero con ratios mucho más suaves que los que venían siendo habituales durante los últimos años. Sin embargo, eso no evitará, por lo menos a corto plazo, que algunos pedidos se hayan cancelados o sean pospuestos por problemas relacionados con la financiación y, por tanto, que aquellas pequeñas empresas en las que gran parte o la totalidad de su facturación venga del sector aeronáutico, sufran serios problemas para mantener sus negocios debido a dichas cancelaciones o retrasos. No obstante, y si se aparca temporalmente la actual crisis, los objetivos que se estaban marcando, antes de este parón económico, para los próximos 10 años indicaban un aumento del 1% en el PIB del país, un aumento en la exportación en la producción consolidada desde el 71% de 2005 hasta el 75% previsto para el 2016 (aproximadamente 12.800 millones de euros), una ampliación en las capacidades de integración de aviones y sistemas, un fortalecimiento del tejido de la industria auxiliar , así como un aumento del esfuerzo inversor privado en I+D hasta el 55% en 2016 entre otros. Claro está, que esos objetivos estarán supeditados a la evolución de la actual crisis, pero una vez superada ésta, se cree que el sector volverá a acercarse a los ratios de crecimiento que nos venía acostumbrando (11%). Con una mayor expansión relativa en la aviación general, seguida por la industrial y las aerolíneas. Por otro lado, se espera que en es-

te sector se produzcan cambios drásticos en las próximas décadas debido al incremento del tráfico aéreo lo que demanda nuevas soluciones, no sólo en temas referentes a la emisión contaminante y ruido, o reducción del coste del ciclo de vida de los aviones, sino incluso en térmicos de saturación el espacio aéreo. La vida típica de un avión son 50 años, por lo que por ejemplo el Airbus 380 seguirá volando en el 2050, lo que hace que se esté en continua evolución: •

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Evoluciones incrementales para mejorar los aviones existentes como la incorporación de nuevos materiales, nuevos sistemas de control activos o pasivos, y nueva electrónica para el control. Dentro de este proceso de cambio está también la reducción de consumo de combustible. En los cambios radicales se puede esperar que los actuales aviones se verán superados por otros que incorporarán nuevas configuraciones o sistemas de aterrizaje – despegue que no hará necesario grandes longitudes de pistas.

P. A. En el caso de la aeronáutica, después de una época de crecimiento continuo (2003-2008) se espera una caída (especialmente en el sector civil) que debería tocar fondo allá por el 2013. La cifra total de aviones (civiles, militares... empujados por turbinas) que se estima se fabricarán entre 2008 y 2017 ronda los 50.000. El mayor cre-

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cimiento se esperaba en países como China o Rusia. Luego a pesar de las perspectivas no halagüeñas a corto plazo, se vislumbra una situación más positiva para los próximos años. Los productos demandados G. P. y V. C. Hemos visto que las necesidades de mecanizado dependen del subsector, de los materiales y de los procesos que consideremos. También hemos visto que la tendencia general es ir a piezas más grandes, monolíticas, más complejas, con diferentes funciones integradas, que por tanto requieren importantes capacidades en mecanizado. Las capacidades de mecanizado que se demandan en el sector aeronáutico pueden organizarse, a su vez, en las siguientes grandes familias: Mecanizado: para piezas grandes y generalmente monolíticas (superior a 1,5 metro), máquinas de 5 ejes de gran tamaño, con mesa vertical y un husillo horizontal con un gran caudal de viruta, o centros de mecanizado de 3, 4 ó 5 ejes, generalmente para piezas más pequeñas (menos de 1 metro), típicamente orientado a piecerio o álabes. Recanteado, habitualmente con arquitectura gantry y piezas de tamaño pequeño a grande, con elevadas capacidades de aceleración. Rectificado de precisión, pedido mayoritariamente por el subsector del motor (piezas tipo álabe). De forma más general, para todos estos procesos de mecanizado, el sec-

tor aeronáutico se caracteriza por unos requerimientos de precisión elevados, que exigen tener en cuenta aspectos claves a la hora de mecanizar. El primero es obviamente que el medio de fabricación permita llegar a las precisiones requeridas, aunque hoy la gran mayoría de las máquinas cumplen con este requerimiento. El segundo es que la experiencia y el control de estrategias y métodos de mecanizado por parte del subcontratista le permitan cumplir con las tolerancias, en piezas complejas, de poca rigidez (paredes y suelos delgados), o en materiales de difícil mecanizado. J. A. M. En un sector tan avanzado y puntero como es el aeronáutico, cada vez son más los materiales y productos que se desarrollan y se producen con la intención de entrar a formar parte del selecto grupo de productos capaces de superar las exigentes especificaciones requeridas por este sector. Ello lleva a desarrollar productos y materiales muy específicos, los cuales necesitan a su vez de tecnologías muy concretas para poder ser producidos. Entre los materiales con mayor auge dentro del sector aeronáutico se pueden encontrar entre otros: Aleaciones resistentes a alta temperatura (aleaciones base níquel y base cobalto), aleaciones base titanio, aceros aeronáuticos (tipo X10CrNiNb 18 10, etc.), aluminios de familia 7000, composites GFRC, Honeycomb o material Sandwich. Obviamente, estos materiales necesitan de tecnologías específicas para su procesado y en muchos casos será necesario el uso de procesos híbridos para su transformación. Para ello, además de los procesos más clásicos como el fresado, torneado, taladrado, brochado, rectificado, EDM, ECM o CM, otras tecnologías no convencionales tales como el mecanizado asistido por chorro a alta presión (HPWJ), el mecanizado asistido por láser (LAM), el mecanizado asistido por aire frío o el mecanizado asistido por plasma cada vez cogerán más fuerza. De la misma forma, se están investigando aquellas tecnologías que cumplan o converjan con los retos o vías de desarrollo definidos dentro del sector aeronáutico para el futuro y cumplan con los exigentes requisitos de la aeronáutica (procesos ecológicos: me-

canizado en seco, MQL / simulación: Caracterización de procesos de mecanizado, simulación macro-micro, etc. / Monitorización /Máquinas: Máquinas multi-eje, tiempo de puesta a punto reducido, calibración rápida, etc./ Utillaje y herramientas de corte: Materiales de corte, recubrimientos, etc.). P. A. Con el objetivo de reducir peso para disminuir consumo y contaminación emitida al medio ambiente, las nuevas tendencias de materiales, aparte de las aleaciones de aluminio (en estructuras), aleaciones de níquel (motor), se busca incrementar las capacidades de de producción en piezas de materiales como el (I) titanio (la aleación más empleada actualmente Ti6Al4V en estructuras y Ti 6.2.4.2 en motores, pero surgen nuevas aleaciones como las Ti 555.3, Ti 10.2.3...), (II) materiales compuestos de fibra de carbono (CFRP) y (III) materiales híbridos como los stacks de CFRP+Ti o CFRP+Al. La maquinabilidad de los materiales citados en último lugar está considerada como baja o mala. En cualquiera de los casos se demandan conocimientos de mecanizado específicos para cada caso que permitan ser rentables frente a terceros países. El equipamiento más adecuado G. P. y V. C. La lista de elementos a tener en cuenta puede ser muy larga. Intentando centrarse en las características de máquinas más específicas del

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mecanizado aeronáutico, y en complemento a los elementos de respuesta ya dados en las preguntas anteriores, insistiremos aquí en los siguientes aspectos: La arquitectura de la máquina debe ser elegida en función del tipo de piezas y tipos de mecanizados que se quiera realizar, ya que cada arquitectura de máquina es un compromiso con sus ventajas e inconvenientes. El número y la colocación de cada uno de los ejes debe ser adaptado al tipo de mecanizado que se quiera realizar. El control de la máquina, además de todas las funciones estándar, debería de integrar funciones robustas de look ahead para optimizar las trayectorias y velocidades. La precisión de mecanizado elevada requerida en el sector, asociado a piezas y medios de fabricación de gran tamaño, hacen imprescindible un control térmico del entorno de trabajo, bien por un ambiente térmicamente controlado o bien por un sistema eficiente de compensaciones térmicas que contrareste los efectos de dilataciones. En caso de máquina grande para este sector es altamente recomendable que el fabricante de la máquina aporte datos y mediciones de precisión volumétrica de la misma, y no sólo conformarse con la información de cada eje de la máquina por separado La complejidad y el coste de los medios necesarios para esos mecanizados (utillajes, máquinas) hacen de la

intercambiabilidad de piezas un punto crítico, que permite ganar en flexibilidad y reducir los costes no recurrentes en la fabricación. Cuando se trabaja en material compuesto, el sistema de evacuación del polvo es crítico y debe ser bien diseñado y dimensionado. Como último, y de forma más general, creemos muy prometedores toda una nueva generación de máquinas híbridas y multiprocesos, dando más flexibilidad a los medios de fabricación. En el ámbito del motor por ejemplo, parece interesante considerar las máquinas multiproceso de torneado y fresado, permitiendo reducir la cantidad de medios de fabricación, las necesidades de utillaje y el número de etapas en un mecanizado. J. A. M. En un sector tan competitivo y exigente como es el aeronáutico, son muchos los tipos de barreras que se pueden encontrar los nuevos posibles mecanizadores que quieran acceder a este sector y, por tanto, éstos, deben marcarse unos importantes retos para poder acceder a él. Comenzando desde aspectos tales como implantar y trabajar con una cultura de innovación continua, ya que la aeronáutica avanza en todo momento y todo aquel que no esté preparado para innovar se queda atrás. Siguiendo con la necesidad de incrementar la capacidad tecnológica para desarrollar productos/servicios de mayor contenido tecnológico, ya que tal y como se ha comentado anteriormente, cada vez se desarrollan más nuevos materiales que pueden ser viables para su uso en aeronáutica. Así como contar con una cadena de suministro eficiente, evitando la acumulación de stocks y la generación de desperdicios o tiempos muertos, contar con personal cualificado adecuado a las necesidades del sector y aunar las fuerzas de distintas empresas para realizar trabajos de forma conjunta y reducir los costes. Es fundamental estar al día de los desarrollos tecnológicos ya que las exigencias referentes a la calidad son muy estrechas. También es importante el conocer los materiales que se van a trabajar ya que en muchos casos, cuando se va a dar el salto a este sector, nos encontramos con materiales de los denominados exóticos cuyas exigencias de mecanizado no las tenga-

mos en cuenta a la hora de valorar el trabajo y se tengan sorpresas en temas relacionados con los costes de fabricación. En la mayoría de los casos será necesario el cambiar estrategias de corte para conseguir geometrías, acabados y precisiones. P. A. Si la empresa no tiene experiencia en el mecanizado de aleaciones de titanio o materiales compuestos, se debe (I) adquirir una formación o preparación específica orinada al mecanizado de dichos materiales y (II) se debe adquirir/preparar el equipamiento para mecanizar dichos materiales. En cuanto a la formación pueden requerirse conocimientos relacionados con herramientas de corte y condiciones de trabajo, así como aquellos relacionados con 5 ejes o mecanizado con máquinas multitarea. Se deben prever dispositivos de aspiración para evitar la inhalación de partículas (materiales compuestos), preparar la máquina para el riesgo contra incendios (mecanizado de titanio en acabado-pequeñas partículas). Así mismo en determinados caso del mecanizado de piezas de materiales compuestos se pide que el mecanizado con lubrificación MQL por el interior del cabezal y no con lubrificación convencional y en otros casos refrigeración a alta presión. Este sistema de lubrificación va en línea con las demandas cada vez mayores de un mecanizado más ecológico. Por último, y dependiendo de la ti-

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pología de pieza, puede ser necesario del empleo de instalaciones multitarea (por ejemplo mecanizado en 5 ejes más torneado en 3D) o mecanizado en 5 ejes. En definitiva en el mecanizado “estándar” será difícil encontrar una máquina que cumpla las condiciones para todas las aplicaciones. Otros elementos a tener en cuenta en producción G. P. y V. C. La respuesta vuelve a ser muy dependiente del tipo de mecanizado que se considere, del proceso y del material considerado. Aquí también, la lista de características a tener en cuenta puede ser infinita. Las máquinas multiprocesos, ya citadas anteriormente, presentan un interés claro para ciertos tipos de piezas. Por ejemplo, los tornos controlados de forma interpolada permiten la realización de fresados sobre piezas de revolución, en una sola máquina, incluso en una sola puesta. Adicionalmente, el sector aeronáutico requiere un control de la gran mayoría de las piezas, a veces un control al 100% de la fabricación. Habitualmente realizado en medios y zonas de la fábrica diferentes, la posibilidad de realizar la inspección de la pieza en la misma máquina donde se haya mecanizado permite ganar en eficiencia. Dada la importancia del control en aeronáutica, es una tendencia clara en las máquinas de este sector. Además, a continuación se citan puntos concretos que se pueden tener en cuenta en un medio destinado al

teriales compuestos, y según se trate de torneado, fresado o taladrado, los materiales propuestos son e PCD (taladrado fundamentalmente), el metal duro recubierto con CVD de diamante o simplemente el metal duro. En cualquier caso, queda un sensación de que hay bastantes aspectos para ser mejorados por los fabricantes de herramientas en aras de una mejor rendimiento de la herramienta. Aunque todos los fabricantes de herramientas ofrecen herramientas para casi todas las aplicaciones, la realidad es que por nuestra experiencia, los resultados son muy dispares, queda todavía un gran trabajo de investigación por realizar para el mecanizado de estos nuevos materiales.

mecanizado aeronáutico: -

El mecanizado aeronáutico requiere una dinámica de máquina elevada, con aceleraciones altas para realizar cambios de direcciones bruscos y constantes; Las herramientas son un mundo para cada tipo de proceso, y recurrir a varios fabricantes o proveedores diferentes de herramientas es muy recomendable a la hora de elegir las herramientas más adecuadas para un proceso; Los elementos auxiliares de medición de desgaste de herramienta y de compensación permiten optimizar los tiempos de mecanizado y reducir el riesgo de errores; En mecanizado de material compuesto, se prohíbe el uso de taladrina, con lo cual un sistema de enfriamiento por aire debe ser integrado en la máquina; En mecanizado de materiales metálicos, donde al contrario, se requieren grandes cantidades de taladrina para metales duros, un sistema eficiente de recogida y filtrado de taladrina resulta imprescindible; El ruido generado por el proceso de mecanizado puede ser problemático y superar las normas vigentes, típicamente en piezas de revolución y delgadas, con efecto campana. Se aconseja entonces considerar una máquina cerrada y aislada.

Como último, y no sólo para el sector aeronáutico, se trabaja sobre el desarrollo de procesos alternativos, de los cuales podemos citar el sinterizado láser y mecanizado (por ejemplo, incipiente en el mundo de los álabes), la soldadura por fricción (Friction Welding, Friction Stir Welding, Linear Stir Welding) para fabricar piezas complejas partiendo de elementos más elementales, el corte por agua, y la automatización de la fabricación de piezas en materiales compuestos, en base a fibra seca o pre-impregnado, de tamaño pequeño a grande, por proceso de RTM, infusión u otros… J. A. M. Paralelamente a la máquina, dentro del sistema del proceso de mecanizado intervienen otros elementos importantes como son las herramientas, que van a estar sujetas a ope-

raciones de larga duración y con condiciones agresivas de corte, el conjunto herramienta – portaherramienta debe ser lo suficientemente rígido para soportar los esfuerzos de corte. Así mismo el tema de las virutas es importante ya que se trabaja sobre máquinas muy abiertas y, por lo tanto, es importante la estrategia de como se recogen las virutas o como eliminarlas desde el mismo corte, este factor es importante si se tiene en cuenta que están entrando en juego nuevos materiales como por ejemplo los materiales compuestos que tienen como añadido que generan unos residuos peligrosos para la salud. Siguiendo con los materiales compuestos, es importante el saber mecanizarlos ya que tienen aspectos diferentes a los mecanizados convencionales. P. A. Como se ha señalado previamente se deben prever dispositivos de aspiración para evitar la inhalación de partículas (materiales compuestos), preparar la máquina para el riesgo contra incendios (mecanizado de titanio en acabado-pequeñas partículas), lubrificación con MQL. En cuanto a las herramientas, y para el caso del mecanizado de las aleaciones de titanio, el material más empleado es el carburo metálico de calidad K, aunque se empiezan a realizar pruebas con materiales alternativos como el PCD o PCBN En el caso del mecanizado de ma-

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Estrategias recomendadas G. P. y V. C. Primero certificación: Aparte de los medios de fabricación propiamente dichos, una empresa que quiera trabajar para el sector aeronáutico debe certificar toda su organización y procesos acorde a los estándares de calidad exigidos por el sector. Los requerimientos de calidad son muy elevados, requieren un esfuerzo, una organización y un coste a considerar desde el inicio del proyecto. La parte más visible del proceso es el control directo de la calidad de las piezas producidas, por diferentes medios, a veces exigido sobre el 100% de la producción. Debe responder a procedimientos precisos validados por el cliente final. Se pueden realizar con los medios propios de la empresa, a veces integrados en la misma máquina de mecanizado como se ha visto anteriormente, o pueden ser externalizados. De la misma forma, pueden responder a un procedimiento específico diseñado por la empresa y validado por su cliente, o puede requerir una certificación externa según estándares. La parte menos visible, pero igual de importante y exigida para cualquier producción en el sector aeronáutico, es la certificación del conjunto de la empresa según normas de un alto nivel de exigencia, como la EN9100. Aseguran que toda la organización de la empresa y el conjunto de sus procesos responde a criterios de calidad, trazabilidad, profesionalidad que garantizan el trabajo realizado. Es un requerimiento que afecta a toda la empresa y a su

forma de trabajar, que requiere rigor y organización, que no es trivial poner en marcha y no se consigue sin una fuerte convicción. Luego el Risk Sharing: Los fabricantes de aeronaves, como Boeing, Airbus o Embraer, buscan desde hace unos años racionalizar sus programas de desarrollo y fabricación de aviones, y reducir el riesgo de un programa nuevo. Para conseguirlo, toman medidas que implican y afectan de forma fuerte a toda la cadena de subcontratistas, involucrándolos cada vez más en los programas, con una estrategia de compartir el riesgo técnico y comercial de un programa. El objetivo es la reducción de la cadena de proveedores, que deben llegar a un tamaño crítico más importante para tener la capacidad de encargarse de un subconjunto completo de un avión, incluso a veces participando en su diseño, y en cualquier caso, de forma sistemática, participando en el riesgo comercial. El subcontratista responsable del subconjunto debe hacerse cargo de parte de los costes de diseño y fabricación de su subconjunto, sin garantía sobre el número de unidades vendidas o sobre los plazos, compartiendo así el riesgo financiero del desarrollo del avión. Tal riesgo no es asumible por empresas pequeñas, que deben crecer, crear agrupaciones con interés común, o limitarse a tener una subcontratación pequeña sobre piezas muy elementales.

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J. A. M. A continuación citaremos algunas recomendaciones para aquellas empresas que quieran incorporarse a las tecnologías necesarias para dar respuesta al sector aeronáutico, teniendo en cuenta la diferente casuística de piezas que se dan en este sector:

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Las inversiones en equipamiento para este tipo teniendo en cuenta el volumen de las piezas ya que algunas de las piezas pueden ser de grandes dimensiones. La necesidad de sistemas de programación CAM compatibles con las de los clientes. Aseguramiento de la calidad de las piezas, debido a las exigencias funcionales que van a tener una vez montadas en el avión, disponiendo de los medios de verificación necesarios.

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La necesidad de demostrar experiencia en el mecanizado en relación al tamaño y las precisiones. Dominio de las máquinas multiproceso. Demostrar conocimiento en el mecanizado de materiales denominados exóticos. La disposición a adaptarse continuamente a los cada vez mayores requerimientos en cuanto a precio, calidad y plazos, así como la disposición de abordar proyectos, por ejemplo de internacionalización. El diseño de utillajes especiales para hacer frente a estas familias de piezas. La incorporación de nuevas estrategias de mecanizado, lo cual puede llevar a la necesidad de bien una formación o un asesoramiento tecnológico. La disposición de trabajar conjuntamente con el cliente para analizar y optimizar los procesos de mecanizado. Formación del personal en el manejo de piezas de gran volumen.

P. A. En nuestra opinión se debería realizar un análisis del mercado del sector y sus tendencias a medio-largo plazo para, en consecuencia, definir las estrategias de inversiones en equipamiento y formación de personal. Se debería asimismo, estar al corriente de

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lo que las nuevas soluciones tecnológicas puedan aportar en cuanto a herramientas de corte, sistemas de sujeción.... así como a las nuevas tendencias en cuanto a materiales o diseño de los aviones nuevos. Tener en cuenta la potencialidad de los centros de investigación y universidades para realizar pruebas piloto y optimizaciones de mecanizados, herramientas, etc. antes de hacer una inversión importante o algún cambio de proceso significativo. La vigilancia tecnológica es clave. El tamaño, la precisión y la geometría son importantes J. A. M. Como se ha comentado, la casuística de las piezas dentro de este sector es muy elevada tanto en tamaños como en materiales. Y, por lo tanto, muy difícil de dar unos aspectos comunes pero es importante el tener claro que tipo de piezas se van a mecanizar, ya que no es lo mismo mecanizar titanio, aluminio o materiales compuestos. Así mismo esta casuística lleva también a necesidades diferenciales de precisiones ya que no es lo mismo la tolerancia de una pieza de la fase de compresión de un rotor de avión que otra del ala. Otro tema importante son los utillajes, ya que en muchos casos son necesarios utillajes especiales debido a las formas complejas de las piezas, y

aunque las máquinas multiproceso están simplificando este aspecto, lleva consigo el trabajar con geometrías complejas lo que obliga a tener programas CAM que puedan dar respuesta a las exigencias de las geometrías. La utilización de máquinas de 5 ejes es también una exigencia en muchas de las piezas de este sector. Algunas piezas necesitan estrategias de corte especiales como puede ser el mecanizado de paredes delgadas en piezas monolíticas o bien la falta de rigidez de las piezas como es el caso de los álabes del rotor o del estator del motor. Dentro de este punto es importante el tener en cuenta la maquinabilidad y las exigencias especiales dentro de los procesos de corte (mecanizado en seco, MQL, etc.). Pero en todos los casos es importante asegurar las precisiones y las integridades superficiales exigidas por los clientes lo que lleva a asegurar la precisión de las máquinas como puede ser el control de la precisión volumétrica de la máquina. Dentro de este concepto de precisión está también la necesidad de disponer de medios de verificación, en algunos casos específicos, para asegurar la fabricación. En algunos casos pueden ser inprocess, como en el caso del rectificado, o en otros casos postproces. P. A. En determinadas piezas se requiere de máquinas muti-tarea (multitask) capaces de realizar operaciones de torneado, fresado, taladrado.... varias sujeciones encadenadas de forma automática dentro de la misma pieza, garantizando unos niveles de calidad adecuados con las exigencias. En otros casos el mecanizado en 5 ejes pude ser la mejor solución dependiendo de la geometría a mecanizar. Así mismo hay que tener en cuenta que las dimensiones de las piezas que pueden ser tamaño más bien grande pero con ciertos detalles de pequeño tamaño, con lo que la precisión será un elemento clave. Tendencias en el mercado J. A. M. Las principales tendencias de futuro en la producción aeronáutica vendrán dadas por los retos que defina el propio sector, ya que éstas se deberán desarrollar para satisfacer las mismas. En este sentido, retos que se plantean están relacionados con as-

pectos como la calidad y el confort de los viajes, la seguridad, el medio ambiente y la gestión de los sistemas de transporte aéreo. En referencia a los procesos y equipos productivos la tendencia se dirige a la reducción de los costes de fabricación y los tiempos de desarrollo. Es por ello que se pueden resaltar aspectos tales como: - Máquina-herramienta: • Sistemas de monitorización del estado de máquina y proceso. • Máquinas multi-eje. • Sistemas rápidos de calibración y puesta a punto. • Sistemas de medición integrados. • Mejoras en la condición de traba-

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jo: seguridad, ruidos, emisiones, facilidad de programación. Desarrollo de husillos magnéticos. Máquinas con estructura adaptrónica para la compensación activa de errores (deformaciones térmicas, vibraciones…). Optimización de los parámetros RAMS (fiabilidad, disponibilidad, mantenibilidad y seguridad) de las máquinas. Máquinas ligeras portables.

- Utillajes y herramienta de corte: • Materiales de corte avanzados resistentes a la abrasión, las altas temperaturas y al desgaste por difusión química. • Recubrimientos tipo DLC (dia-

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mond like carbon), nanorecubrimientos. Geometrías de paso variable. Amarre y portaherramientas. Utillajes inteligentes (basados en fluidos electro-rehológicos y magneto-rehológicos) y con sensores de esfuerzos y deformaciones integrados.

- Sistemas de inspección y medida: • Inspección de demasías en pieza (raw-part inspection). • Sistemas de medición geométrica sin contacto integrados en máquina. • Sistemas de caracterización de la integridad de la pieza (presencia de microgrietas, porosidad, tensiones residuales…). P. A. De momento parece que para los próximos 5-10 años los materiales a ser mecanizados serán los materiales compuestos, aleaciones de aluminio, aleaciones de titanio, materiales híbridos (CFRP+Ti, CFRP+Àl), aleaciones termorresistentes (motores) en base níquel. Ya se han citado las características de las máquinas para el mecanizado de estos materiales. Como en otros sectores, puede que los mayores mercados se sitúen en Asia (China principalmente) y esto requiera de implantaciones en dichos países. Proyectos desde la experiencia G. P. y V. C. Fatronik-Tecnalia trabaja desde hace tiempo para el sector aeronáutico, desde el punto de vista de los procesos (mejora de procesos existentes o desarrollo de nuevos procesos), y desde el punto de vista de los medios de fabricación (utillajes, máquina herramienta, robótica flexible, máquinas portables…). A continuación se presentan brevemente algunos ejemplos de desarrollos directamente vinculados con estos aspectos: -

Proceso de mecanizado: estudio y desarrollo de métodos específicos (herramientas, estrategias de mecanizado, monitorización y control…) para los procesos de taladrado (incluido stacks multi-materiales), mecanizado de paredes y suelos delgados, en materiales metálicos, duros, y materiales compuestos;

Procesos alternativos: Fatronik-Tecnalia trabaja en la línea de nuevos procesos alternativos, como el desarrollo del mecanizado por agua (con control del material arrancado) o la soldadura por fricción (Friction Stir Welding) para la fabricación de piezas complejas en base a piezas elementales, sin peso adicional y con características mecánicas acercándose a las de una pieza monolítica; Utillajes: desarrollo de soluciones de utillajes flexibles avanzados, como por ejemplo el desarrollo de una solución de utillaje basado en materiales magnetoreológicos, permitiendo adaptarlo a geometrías de piezas variadas sin modificación del utillaje y de forma inmediata. Máquinas portables: nuevos conceptos de sistemas robóticos que son transportados a la pieza o su utillaje para realizar diversas operaciones sobre la pieza como puede ser taladrado, inspección…

J. A. M. Ideko ha participado en el desarrollo de diferentes equipamientos y procesos orientados al sector aeronáutico, entre los que cabe destacar los siguientes: - Desarrollo de una máquina para el rectificado de las puntas de los álabes de turbinas aeronáuticas. En esta máquina se desarrolló un sistema de medida de la punta de los álabes de alta precisión, con la característica de medición de geometría discontinua, dando lugar a una patente a nivel internacional. Así mismo se ha colaborado en el desarrollo de máquinas para el mecani-

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zado del estator de las turbinas y trenes de aterrizaje, fundamentalmente en temas relacionados con el torneado y el rectificado. Caracterización de la maquinabilidad de aleaciones base titanio, base níquel y aceros aeronáuticos. Recuperación de álabes de turbinas y componentes aeronáuticos de alto valor añadido mediante la utilización de laser cladding (sinterizado láser de polvo metálico). Proceso de fabricación de blisks para una nueva familia de motores. Utilización de guías y cojinetes hidrostáticos en aplicaciones de máquina-herramienta para el sector aeronáutico. El desarrollo de utillajes flexibles adaptativos para piezas de geometría compleja basados en fluidos magnetoreológicos.

P. A. En el caso de MGEP se está trabajando fundamentalmente en dos líneas: -

Mecanizado de aleaciones de Titanio: Ti64, Ti54M, Ti555.3, Ti 10.2.3... Mecanizado de stacks de CFRP + Ti.

En ambos proyectos se participa con empresas del ámbito del País Vasco, Nacional y Europeo. La conclusión más relevante es que como se citaba anteriormente da la sensación de que existen bastantes puntos de mejora en aspectos como herramientas de corte, lubrificación, sistemas de amarre de sujeción de herramientas, estrategias de mecanizado a seguir, etc.

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Making the vision a reality

People innovating, cooperating and competing…

t has been 12 years since the Aeronautics and Space Cluster Association of the Basque Country, HEGAN, was set up. But the seed that led to its creation was planted five years before, when a number of courageous professionals decided to meet on a periodic basis. Although conscious of their limitations, they were magnanimous in spirit and believed steadfastly in their vision of the future. The aim was to share ideas, projects and hopes for the future, for the benefit of everyone involved. They dreamt up technological plans, R&D projects in cooperation, and prepared new testing and certification infrastructures. Then the moment came when they decided to take the step of forming an association and putting all their weight fully behind the idea of cooperation. Their ‘dream’ had to overcome a number of obstacles, but the basis of their agreement was sound. There followed a number of new technology and innovation plans, and the association’s own quality assurance model, HEGAN 9000, which made this region the European leader in this field. Other initiatives included the Aeronautics Course for industrial engineering graduates, internationalisation through the attendance of events and relations with other European aeronautical regions, new strategic plans, business meetings, a commitment to the environment and the plans currently in place to prepare a sector innovation agenda on a periodic basis. All these initiatives have been drawn up in accordance with a respect for the rights of each agent and with the aim of overcoming any difficulties that might arise from the cooperation. Throughout this time, workers in companies, technology centres, universities, the government and in the association itself have played

AEROTRENDS business meetings in Bilbao

their own particular roles without superseding one another, and have always put the general concerns of the cluster association above their own particular interests. The aim was to contribute to the development of an incipient aeronautics and space industry through cooperation. Experience has shown that this gives the sector its differentiating quality and is a need. But how did it begin? The beginnings of aerospace activities in the Basque Country (a region with a long industrial tradition) came about in the ’70s when the engineering company Sener began to work in the aerospace sector. In the ’80s, this company initiated efforts to break into the engine division of the aeronautics sector and in 1989 took an active part, together with the government, Construcciones Aeronáuticas (CASA) and Rolls-Royce, in the creation of the company ITP, that began life with the development of the EJ200 engine nozzle, used to propel the future European combat aircraft. In the field of aeronautical structures, a young company called Gamesa was presented with the opportunity at that time of taking part in the launching of a new regional aircraft with the Brazilian company Embraer,

Public Service Review: European Union: issue 19

leading to the formation of Gamesa Aeronáutica (today Aernnova). In the early ’90s, the Basque Government promoted the creation of sector associations according to the ‘Cluster’ model and commissioned Monitor and Sener to carry out a competitiveness study of the aeronautics industry in the Basque Country, inviting the companies it had contacted to form an Aeronautics Cluster. The supply chain was short, with a low level of specialisation and with a minimum capacity for internationalisation. Training requirements were in excess of those available and research centres were not adapted to the needs of this sector. As a consequence of an awareness of both the weaknesses and potentials of this sector, HEGAN was created as a cluster association. This demonstrated that the initiative taken just a few years before was providing good results. The agents involved were conscious of the fact that it was necessary to work hard in order to convert into reality the visions of those enterprising individuals, and of those politicians who were intelligent enough to understand the importance of what they were doing and to facilitate their progress.

EUPROFILE The idea had caught on and a small number of ancillary companies, researchers and other companies of diverse interests grouped around the main players. It was seen that our companies were respected on the international scene. The Basque aeronautics sector had begun to develop against a background of industrial crisis at the end of the ’80s and by 1998, it already had 15 work centres in the Basque Country and two in Madrid. Although only three companies had more than 100 workers, the group provided a total of 2,126 direct jobs. Today, this industry has generated a business structure that brings together 9,000 direct jobs, with two companies with more than 2,000 employees, four with more than 100 workers and another five that have more than 50. And the group now has 121 production centres. 74 are located in the Basque Country, 32 are installed in the rest of Spain, and there are 15 abroad. In total, the group as a whole had a turnover of more than €1,200m last year. These results have been obtained thanks to the capacities developed by our companies. As the R&D investment indicators show, they point to a positive future, as well as a commitment to quality and the environment. The average R&D investment over sales in the last 15 years was 18%, compared to the European sector average, which stands at under 15%. On the other hand, for five years, all our companies have been certified according to the EN9100 aerospace standard and our companies’ special processes have been certified in record time according to NADCAP. Ours was the first region in Europe to complete this process. And finally, of special importance is our commitment to the environment through an agreement with the Basque Government, together with an active participation in the Clean Sky project, the European initiative to secure a substantial improvement in the impact of aviation on the environment.

Professionals competing and cooperating

But as with everything in life, our greatest asset lies within the attitudes of the people responsible for the dayto-day business of our companies, and the society in which they live. Thus, among the key factors that we believe have developed the sector, we wish to highlight the fact that we have had a number of committed and industrious people, generous and open minded, courageous public support, and a successful choice of market segments, projects and partners. With them, we have sought a long-term relationship, constant cooperation between companies and institutions, facilitated by the existence of an association, and the good professional competition developed by the people involved in this activity. And as a result of the existence of the association, people have successfully innovated, cooperated and competed, aware of the importance of a shared vision of the future. They have a respect for diversity, mutual enrichment, responses in cooperation between competitors, the recognition of errors and the overcoming of problems, among other solutions provided by an activity in association with the development of a cluster. In short, I guess that I have been the direct and privileged witness of the lives of a number of exemplary people who have innovated, cooperated and competed, and who have been wise enough to value the importance of sharing their visions of the future, a respect for diversity, mutual enrichment, common responses between

competitors, recognising errors and overcoming problems, and the responsibility of building the society. While these companies have successfully consolidated their development, the Cluster Association HEGAN has worked hard to gain its status as an international reference model of an innovating business association that responds to the strategic challenges of the sector in a spirit of cooperation. Now, at the end of this first 12 year period, we can say that the strategic decision taken was worth the trouble and that the work of associations in the development of a cluster enriches the people who share this experience, facilitates the construction of a future by pursuing competitiveness in cooperation, and we see it as an idea that excited the founders of Europe, namely, to ensure that the respect for the dignity of each individual and the fostering of his development is placed at the centre of all its actions.

José Juez Langara Director HEGAN – Basque Aerospace Cluster Parque Tecnológico, 303 48170 Zamudio – Bizkaia Spain Tel: +34 944 318 987 Fax: +34 944 317 976 hegan@hegan.com www.hegan.aero

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