El reciclaje de metal en la industria aeroespacial: la tecnología que aúna fiabilidad y precisión en la fabricación de polvos

Tal y como explica Continuum Powder en su último eBook —que ya está disponible en el siguiente enlace—, la industria aeroespacial lleva mucho tiempo apostando por la recuperación de materiales. Programas como el de reciclaje de aluminio de ciclo cerrado de Boeing y Alcoa y la iniciativa Revert de Rolls-Royce para aleaciones de níquel, titanio y cobalto han demostrado que los metales reciclados pueden adecuarse a los estándares de los sistemas de vuelo críticos. Sin embargo, a medida que la fabricación aeroespacial se centra cada vez más en los procesos aditivos, el desafío ya no consiste en utilizar materiales reciclados, sino en cómo procesarlos para convertirlos en polvo con la calidad y precisión que requieren las tecnologías de fabricación aditiva (AM) basadas en este formato.

Este giro se produce en un momento en el que las cadenas de suministro de los materiales necesarios para fabricar las superaleaciones se encuentran sometidas a una presión cada vez mayor. La inestabilidad geopolítica, la volatilidad de los precios de la energía y el acceso limitado a los materiales mineros han provocado que el coste y la disponibilidad de los elementos que conforman estas aleaciones resulten imprevisibles. Mientras tanto, la fabricación aditiva continúa consolidándose como el sistema preferido para producir piezas ligeras de alto rendimiento con un elevado grado de flexibilidad en términos de diseño. Para satisfacer esta demanda es necesario disponer de polvos de aleaciones estables, de alta calidad y rentables, y cuando se procesa correctamente, el metal reciclado es capaz de adecuarse sin problemas a estos estándares.

Un nuevo concepto de reciclaje para la industria de la fabricación de polvos

En el campo de la fabricación aditiva, el término «polvo reciclado» se utiliza con frecuencia de forma incorrecta. El proceso para reutilizar el polvo tras la fabricación, en el que el material sobrante de la producción se tamiza y se recicla, puede contaminar el producto y provocar desviaciones morfológicas. Las partículas pueden oxidarse o verse alteradas por las salpicaduras, la condensación o la repetición de los ciclos térmicos, lo que puede comprometer la fluidez y la integridad mecánica del metal.

Para poder considerarlos como tal, el proceso de fabricación de los polvos reciclados requiere utilizar chatarra certificada en estado sólido, como álabes de turbina, virutas u otro tipo de materia prima sólida que cumpla con las especificaciones de los estándares AMS o ASTM. Dicho material debe fundirse y atomizarse por completo para crear un polvo virgen en lugar de limitarse a reutilizarlo. Esta distinción es fundamental para cumplir los requisitos mecánicos y químicos de las aplicaciones aeroespaciales.

Un control de precisión para una aplicación exigente

Las piezas elaboradas mediante pulvimetalurgia presentan una serie de particularidades únicas que no poseen los componentes forjados o fundidos. Incluso la más mínima desviación a nivel químico o morfológico puede provocar fallos como porosidad, agrietamiento o fatiga.

Para reciclar de forma eficaz estos materiales en forma de polvo, es necesario seguir un proceso dividido en varias etapas y sometido a una rigurosa serie de controles:

• Certificación de las materias primas: la chatarra debe clasificarse en función del tipo de aleación, limpiarse de forma mecánica y química y analizarse para detectar oligoelementos y posibles contaminantes. Cualquier error a la hora de separar el material en esta fase puede provocar una desviación de la composición química o la formación de inclusiones en las etapas posteriores.
• Fusión y refinado: la fusión por plasma en una atmósfera controlada y el refinado en horno de crisol frío contribuye a eliminar las inclusiones densas y minimiza la absorción de oxígeno. La tecnología de los hornos de crisol frío es especialmente eficaz para eliminar los residuos que genera el desgaste de las herramientas o las inclusiones residuales que, de otro modo, acabarían transfiriéndose al nuevo material.
• Atomización y posprocesamiento: la atomización por gas produce partículas altamente esféricas que, a continuación, se tamizan para obtener la distribución granulométrica deseada (normalmente entre 15 y 45 µm para la LPBF). Cada lote debe verificarse para comprobar la fluidez, la densidad, los niveles de oxígeno, la presencia de inclusiones y la composición química.

Estos controles son esenciales para mantener la calidad del polvo de grado aeroespacial y garantizar que el material recuperado iguala o supera el rendimiento de la materia prima virgen.

Rendimiento y sostenibilidad sin concesiones

Los datos obtenidos a través de la validación comercial y experimental muestran que el polvo correctamente refundido y atomizado supera los estándares de tracción, fatiga, fluencia y alargamiento de los componentes aeroespaciales. Su rendimiento es similar a del polvo virgen, pero sin la huella de carbono asociada a la extracción, el refinado y el transporte del material nuevo.

De hecho, según un análisis del ciclo de vida realizado por la Universidad Estatal de Oregón, la fabricación de polvo metálico a partir de materias primas recicladas puede reducir las emisiones de CO₂ hasta un 99,7% en comparación con los sistemas de producción convencionales. No se trata simplemente de un ejemplo más de la larga lista de temas que conforman el debate sobre la sostenibilidad, sino de una herramienta real para cumplir con el compromiso ESG y los objetivos de reducción de emisiones de alcance 3 sin comprometer el rendimiento.

Una mirada al futuro

Los ecosistemas metálicos circulares han demostrado sobradamente su viabilidad en la industria aeroespacial. El próximo desafío consiste en aprovechar todo su potencial en el ámbito de la fabricación aditiva mediante la aplicación de técnicas de producción metalúrgica rigurosas y sistemas de control de la calidad y la trazabilidad. A medida que el sector aeroespacial continúa innovando y adaptándose, los polvos de alto rendimiento derivados de fuentes recicladas constituyen una alternativa prometedora para mejorar la sostenibilidad, la resistencia y la rentabilidad de la producción.