Actuador Aeroespacial Eléctrico Fabricado por Fusión de Lecho de Polvo Láser
Autores: Lizarribar, Borja; Prieto, Borja; Aristizabal, Miren; Martín, Jose Manuel; Martínez-Iturralde, Miguel; San José, Ekain; Golvano, Ione; Montes, Sergio
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Actuador Aeroespacial Eléctrico Fabricado por Fusión de Lecho de Polvo Láser
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Métodos de fabricación
Fabricación aditiva
Actuador eléctrico
Estudio de materiales
Métodos tradicionales
Diferencia de costos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 27
Citaciones: Sin citaciones
Los avances recientes en los métodos de fabricación han acelerado la exploración de nuevos materiales y formas ventajosas que no podrían ser producidas por métodos tradicionales. En este contexto, la fabricación aditiva está ganando fuerza entre los métodos de fabricación por su versatilidad y libertad en las geometrías que se pueden producir. Aprovechando estas posibilidades, esta investigación presenta un estudio de caso que involucra un actuador eléctrico aeroespacial fabricado mediante fabricación aditiva. Los principales objetivos de este trabajo de investigación son evaluar la viabilidad de fabricar actuadores eléctricos de manera aditiva y evaluar las posibles ganancias en términos de peso, volumen, consumo de energía y costo en comparación con las tecnologías de fabricación convencionales. Para ello, y con el fin de optimizar el diseño del actuador, se lleva a cabo un exhaustivo estudio de materiales en el que se atomizan tres materiales magnéticos diferentes (hierro silicio, permendur y supermalloy) y se procesan muestras de prueba de los materiales más prometedores (hierro silicio y permendur) mediante fusión por lecho de polvo láser. El diseño final del actuador se fabrica aditivamente en permendur para las partes de hierro del estator y rotor y en acero inoxidable 316L para la carcasa. El prototipo del actuador eléctrico se prueba, mostrando cumplimiento con los requisitos de diseño en términos de producción de par, consumo de energía y calentamiento. Finalmente, se presenta un diseño destinado a ser fabricado mediante métodos tradicionales (es decir, punzonado y apilamiento para las laminaciones del estator y mecanizado para la carcasa) y se compara con el diseño fabricado aditivamente. La comparación muestra que la fabricación aditiva es una alternativa viable a la fabricación tradicional para la aplicación presentada, ya que reduce significativamente el peso del actuador y facilita el ensamblaje, mientras que la diferencia de costo entre los dos diseños es mínima.
Descripción
Los avances recientes en los métodos de fabricación han acelerado la exploración de nuevos materiales y formas ventajosas que no podrían ser producidas por métodos tradicionales. En este contexto, la fabricación aditiva está ganando fuerza entre los métodos de fabricación por su versatilidad y libertad en las geometrías que se pueden producir. Aprovechando estas posibilidades, esta investigación presenta un estudio de caso que involucra un actuador eléctrico aeroespacial fabricado mediante fabricación aditiva. Los principales objetivos de este trabajo de investigación son evaluar la viabilidad de fabricar actuadores eléctricos de manera aditiva y evaluar las posibles ganancias en términos de peso, volumen, consumo de energía y costo en comparación con las tecnologías de fabricación convencionales. Para ello, y con el fin de optimizar el diseño del actuador, se lleva a cabo un exhaustivo estudio de materiales en el que se atomizan tres materiales magnéticos diferentes (hierro silicio, permendur y supermalloy) y se procesan muestras de prueba de los materiales más prometedores (hierro silicio y permendur) mediante fusión por lecho de polvo láser. El diseño final del actuador se fabrica aditivamente en permendur para las partes de hierro del estator y rotor y en acero inoxidable 316L para la carcasa. El prototipo del actuador eléctrico se prueba, mostrando cumplimiento con los requisitos de diseño en términos de producción de par, consumo de energía y calentamiento. Finalmente, se presenta un diseño destinado a ser fabricado mediante métodos tradicionales (es decir, punzonado y apilamiento para las laminaciones del estator y mecanizado para la carcasa) y se compara con el diseño fabricado aditivamente. La comparación muestra que la fabricación aditiva es una alternativa viable a la fabricación tradicional para la aplicación presentada, ya que reduce significativamente el peso del actuador y facilita el ensamblaje, mientras que la diferencia de costo entre los dos diseños es mínima.