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HEGAN en prensa Segundo trimestre 2010

Debate de expertos sobre las potencialidadesdel sector aeronáutico y del espacio para lasempresas 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 PérolleFATRONIK-Tecnalia

Valentín ColladoFATRONIK-Tecnalia

José ÁngelMarañónIDEKO-IK4

Pedro J. ArrázolaMondragonUnibertsitatea

LLooss EExxppeerrttoossImportantes programas del sector

aeronáutico acumulan significativos re-trasos como bien saben y padecen losmecanizadores que trabajan para estaindustria. Son los efectos de una crisisque también ha tocado el ala a un ne-gocio sólido y próspero. Pese a ello,las estimaciones de crecimiento hastael 2016 para la industria española soncercanas al 9% anual.

Para comentar presente y futuro delsector, los expertos que participan eneste debate especial sobre el mercadode las energías renovables son:

1- Guillaume Pérolle (G. P.) y 2- Valen-tín Collado (V. C.) de FATRONIK-Tecna-lia 3- José Ángel Marañón (J.A.M.) deIDEKO-IK4.4- Pedro J. Arrázola (P. A.) de Mondra-gon Unibertsitatea.

En las siguientes páginas se reco-gen en un resumen las principalesaportaciones de cada uno de ellos pre-cedidas por las siglas de su nombre yapellido. Las exposiciones están orde-nadas por temas y por “expertos” porlo que podéis organizar vuestra lecturacomo os parezca más oportuno. Ennuestra Web estarán disponibles expli-caciones más extensas y más materialgráfico.

Un mercado con potencial

G. P. y V. C. A pesar de dificultadespuntuales debidas a los ciclos econó-micos, el sector aeronáutico en generalcontinuará con un crecimiento fuerte anivel mundial. La demanda de avionesciviles para el rango de productos deBoeing y Airbus se estima en un totalde 25.000 unidades para los próximos20 años (estimaciones de Airbus, juniode 2009), lo cual supera por mucho lascapacidades de producción actualesde ambos fabricantes. Toda la industriasubcontratista se beneficiará de estecrecimiento, aunque con grandes mati-ces en función de las zonas geográfi-cas y las tecnologías demandadas.

Este potencial de crecimiento delsector en general se debe matizar,cuando se habla de mecanizado, enfunción:

del subsector considerado, ya querequieren competencias realmente di-ferenciadas: Motores y Estructura

de los principales materiales consi-derados, ya que requieren una expe-riencia y unos equipamientos adapta-dos: materiales metálicos (aluminio, ti-tanio, inconel, gammaTiAl …) y mate-riales compuestos (principalmente fibrade carbono)

de los procesos de mecanizadoconsiderados, de los cuales los princi-

pales pueden ser el fresado 5 ejes(piezas primarias y álabes), taladrado(pieza primaria), torneado (principal-mente piezas de revolución en el ámbi-to del motor), recanteado (para piezasde compuesto).

Además del crecimiento generaldel sector, se viven tendencias más es-pecíficas que tienen un gran impactosobre las capacidades de mecanizadoque se requieren. Por ejemplo, la de-manda en piezas de material com-puesto ha crecido exponencialmentecomparando al metálico, requiriendo atoda la cadena de proveedores adap-tar sus medios, conocimientos y capa-cidades, incluido en el mecanizado.Sin embargo, la evolución de los mate-riales metálicos, sus características im-prescindibles para ciertas partes delavión, las dificultades de fabricaciónrelacionadas a los materiales com-puestos y el coste de la materia primahacen que el material metálico no vayaa desaparecer, y quizás pueda vivir sureválida en unos años.

Otra tendencia clara en el mecani-zado en metálico es la necesidad defabricar piezas monolíticas cada vezmás complejas, que requieren mecani-zados de 5 ejes de gran complejidad yun saber hacer realmente importante.A medida que va mejorando la capaci-dad de los mecanizadores y reforzán-

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dose las normas medioambientales,también se utiliza el mecanizado 5 ejescomo alternativa al fresado químico, re-quiriendo un conocimiento de las técni-cas de mecanizado para cajeras, pare-des y suelos delgados. Por último, tam-bién se nota una creciente complejidaddel mecanizado de nuevos materiales,más difícilmente mecanizables, en pie-zas más complejas. En definitiva, esasevoluciones de la demanda en el sec-tor generan nuevos nichos requiriendocapacidades técnicas (conocimientos,equipamientos, etc.) específicas, queson oportunidades a tener en cuentapor los mecanizadores.

J. A. M. Aunque la actual crisiseconómica mundial también ha llegadode lleno al sector de la aeronáutica, enprincipio se prevé que el sector sigacon incrementos de facturación, perocon ratios mucho más suaves que losque venían siendo habituales durantelos últimos años. Sin embargo, eso noevitará, por lo menos a corto plazo,que algunos pedidos se hayan cance-lados o sean pospuestos por proble-mas relacionados con la financiación y,por tanto, que aquellas pequeñas em-presas en las que gran parte o la totali-dad de su facturación venga del sectoraeronáutico, sufran serios problemaspara mantener sus negocios debido adichas cancelaciones o retrasos.

No obstante, y si se aparca tempo-ralmente la actual crisis, los objetivosque se estaban marcando, antes deeste parón económico, para los próxi-mos 10 años indicaban un aumento del1% en el PIB del país, un aumento enla exportación en la producción conso-lidada desde el 71% de 2005 hasta el75% previsto para el 2016 (aproxima-damente 12.800 millones de euros),una ampliación en las capacidades deintegración de aviones y sistemas, unfortalecimiento del tejido de la industriaauxiliar , así como un aumento del es-fuerzo inversor privado en I+D hasta el55% en 2016 entre otros.

Claro está, que esos objetivos esta-rán supeditados a la evolución de laactual crisis, pero una vez superadaésta, se cree que el sector volverá aacercarse a los ratios de crecimientoque nos venía acostumbrando (11%).Con una mayor expansión relativa en laaviación general, seguida por la indus-trial y las aerolíneas.

Por otro lado, se espera que en es-

te sector se produzcan cambios drásti-cos en las próximas décadas debido alincremento del tráfico aéreo lo que de-manda nuevas soluciones, no sólo entemas referentes a la emisión contami-nante y ruido, o reducción del costedel ciclo de vida de los aviones, sinoincluso en térmicos de saturación elespacio aéreo. La vida típica de unavión son 50 años, por lo que porejemplo el Airbus 380 seguirá volandoen el 2050, lo que hace que se esté encontinua evolución:

• Evoluciones incrementales paramejorar los aviones existentes co-mo la incorporación de nuevos ma-teriales, nuevos sistemas de controlactivos o pasivos, y nueva electró-nica para el control. Dentro de esteproceso de cambio está también lareducción de consumo de combus-tible.

• En los cambios radicales se puedeesperar que los actuales aviones severán superados por otros que in-corporarán nuevas configuracioneso sistemas de aterrizaje – despe-gue que no hará necesario grandeslongitudes de pistas.

P. A. En el caso de la aeronáutica,después de una época de crecimientocontinuo (2003-2008) se espera unacaída (especialmente en el sector civil)que debería tocar fondo allá por el2013. La cifra total de aviones (civiles,militares... empujados por turbinas)que se estima se fabricarán entre 2008y 2017 ronda los 50.000. El mayor cre-

cimiento se esperaba en países comoChina o Rusia. Luego a pesar de lasperspectivas no halagüeñas a cortoplazo, se vislumbra una situación máspositiva para los próximos años.

Los productosdemandados

G. P. y V. C. Hemos visto que lasnecesidades de mecanizado depen-den del subsector, de los materiales yde los procesos que consideremos.También hemos visto que la tendenciageneral es ir a piezas más grandes,monolíticas, más complejas, con dife-rentes funciones integradas, que portanto requieren importantes capacida-des en mecanizado.

Las capacidades de mecanizadoque se demandan en el sector aero-náutico pueden organizarse, a su vez,en las siguientes grandes familias:

Mecanizado: para piezas grandes ygeneralmente monolíticas (superior a1,5 metro), máquinas de 5 ejes de grantamaño, con mesa vertical y un husillohorizontal con un gran caudal de viru-ta, o centros de mecanizado de 3, 4 ó5 ejes, generalmente para piezas máspequeñas (menos de 1 metro), típica-mente orientado a piecerio o álabes.

Recanteado, habitualmente con ar-quitectura gantry y piezas de tamañopequeño a grande, con elevadas ca-pacidades de aceleración.

Rectificado de precisión, pedidomayoritariamente por el subsector delmotor (piezas tipo álabe).

De forma más general, para todosestos procesos de mecanizado, el sec-

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tor aeronáutico se caracteriza por unosrequerimientos de precisión elevados,que exigen tener en cuenta aspectosclaves a la hora de mecanizar. El pri-mero es obviamente que el medio defabricación permita llegar a las preci-siones requeridas, aunque hoy la granmayoría de las máquinas cumplen coneste requerimiento. El segundo es quela experiencia y el control de estrate-gias y métodos de mecanizado porparte del subcontratista le permitancumplir con las tolerancias, en piezascomplejas, de poca rigidez (paredes ysuelos delgados), o en materiales dedifícil mecanizado.

J. A. M. En un sector tan avanzadoy puntero como es el aeronáutico, ca-da vez son más los materiales y pro-ductos que se desarrollan y se produ-cen con la intención de entrar a formarparte del selecto grupo de productoscapaces de superar las exigentes es-pecificaciones requeridas por estesector. Ello lleva a desarrollar produc-tos y materiales muy específicos, loscuales necesitan a su vez de tecnologí-as muy concretas para poder ser pro-ducidos.

Entre los materiales con mayor au-ge dentro del sector aeronáutico sepueden encontrar entre otros: Aleacio-nes resistentes a alta temperatura (ale-aciones base níquel y base cobalto),aleaciones base titanio, aceros aero-náuticos (tipo X10CrNiNb 18 10, etc.),aluminios de familia 7000, compositesGFRC, Honeycomb o material Sand-wich. Obviamente, estos materiales ne-cesitan de tecnologías específicas pa-ra su procesado y en muchos casosserá necesario el uso de procesos hí-bridos para su transformación. Paraello, además de los procesos más clá-sicos como el fresado, torneado, tala-drado, brochado, rectificado, EDM,ECM o CM, otras tecnologías no con-vencionales tales como el mecanizadoasistido por chorro a alta presión(HPWJ), el mecanizado asistido por lá-ser (LAM), el mecanizado asistido poraire frío o el mecanizado asistido porplasma cada vez cogerán más fuerza.

De la misma forma, se están inves-tigando aquellas tecnologías que cum-plan o converjan con los retos o víasde desarrollo definidos dentro del sec-tor aeronáutico para el futuro y cum-plan con los exigentes requisitos de laaeronáutica (procesos ecológicos: me-

canizado en seco, MQL / simulación:Caracterización de procesos de meca-nizado, simulación macro-micro, etc. /Monitorización /Máquinas: Máquinasmulti-eje, tiempo de puesta a punto re-ducido, calibración rápida, etc./ Utillajey herramientas de corte: Materiales decorte, recubrimientos, etc.).

P. A. Con el objetivo de reducir pe-so para disminuir consumo y contami-nación emitida al medio ambiente, lasnuevas tendencias de materiales, apar-te de las aleaciones de aluminio (enestructuras), aleaciones de níquel (mo-tor), se busca incrementar las capaci-dades de de producción en piezas demateriales como el (I) titanio (la alea-ción más empleada actualmenteTi6Al4V en estructuras y Ti 6.2.4.2 enmotores, pero surgen nuevas aleacio-nes como las Ti 555.3, Ti 10.2.3...), (II)materiales compuestos de fibra de car-bono (CFRP) y (III) materiales híbridoscomo los stacks de CFRP+Ti oCFRP+Al. La maquinabilidad de losmateriales citados en último lugar estáconsiderada como baja o mala. Encualquiera de los casos se demandanconocimientos de mecanizado especí-ficos para cada caso que permitan serrentables frente a terceros países.

El equipamiento más adecuado

G. P. y V. C. La lista de elementos atener en cuenta puede ser muy larga.Intentando centrarse en las caracterís-ticas de máquinas más específicas del

mecanizado aeronáutico, y en comple-mento a los elementos de respuesta yadados en las preguntas anteriores, in-sistiremos aquí en los siguientes as-pectos:

La arquitectura de la máquina debeser elegida en función del tipo de pie-zas y tipos de mecanizados que sequiera realizar, ya que cada arquitectu-ra de máquina es un compromiso consus ventajas e inconvenientes. El nú-mero y la colocación de cada uno delos ejes debe ser adaptado al tipo demecanizado que se quiera realizar.

El control de la máquina, ademásde todas las funciones estándar, debe-ría de integrar funciones robustas delook ahead para optimizar las trayecto-rias y velocidades.

La precisión de mecanizado eleva-da requerida en el sector, asociado apiezas y medios de fabricación degran tamaño, hacen imprescindible uncontrol térmico del entorno de trabajo,bien por un ambiente térmicamentecontrolado o bien por un sistema efi-ciente de compensaciones térmicasque contrareste los efectos de dilata-ciones.

En caso de máquina grande paraeste sector es altamente recomendableque el fabricante de la máquina aportedatos y mediciones de precisión volu-métrica de la misma, y no sólo confor-marse con la información de cada ejede la máquina por separado

La complejidad y el coste de losmedios necesarios para esos mecani-zados (utillajes, máquinas) hacen de la

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intercambiabilidad de piezas un puntocrítico, que permite ganar en flexibili-dad y reducir los costes no recurrentesen la fabricación.

Cuando se trabaja en material com-puesto, el sistema de evacuación delpolvo es crítico y debe ser bien diseña-do y dimensionado.

Como último, y de forma más gene-ral, creemos muy prometedores todauna nueva generación de máquinas hí-bridas y multiprocesos, dando más fle-xibilidad a los medios de fabricación.En el ámbito del motor por ejemplo, pa-rece interesante considerar las máqui-nas multiproceso de torneado y fresa-do, permitiendo reducir la cantidad demedios de fabricación, las necesida-des de utillaje y el número de etapasen un mecanizado.

J. A. M. En un sector tan competiti-vo y exigente como es el aeronáutico,son muchos los tipos de barreras quese pueden encontrar los nuevos posi-bles mecanizadores que quieran acce-der a este sector y, por tanto, éstos,deben marcarse unos importantes re-tos para poder acceder a él. Comen-zando desde aspectos tales como im-plantar y trabajar con una cultura de in-novación continua, ya que la aeronáuti-ca avanza en todo momento y todoaquel que no esté preparado para in-novar se queda atrás. Siguiendo con lanecesidad de incrementar la capaci-dad tecnológica para desarrollar pro-ductos/servicios de mayor contenidotecnológico, ya que tal y como se hacomentado anteriormente, cada vez sedesarrollan más nuevos materiales quepueden ser viables para su uso en ae-ronáutica. Así como contar con una ca-dena de suministro eficiente, evitandola acumulación de stocks y la genera-ción de desperdicios o tiempos muer-tos, contar con personal cualificadoadecuado a las necesidades del sectory aunar las fuerzas de distintas empre-sas para realizar trabajos de formaconjunta y reducir los costes.

Es fundamental estar al día de losdesarrollos tecnológicos ya que las exi-gencias referentes a la calidad sonmuy estrechas. También es importanteel conocer los materiales que se van atrabajar ya que en muchos casos,cuando se va a dar el salto a este sec-tor, nos encontramos con materiales delos denominados exóticos cuyas exi-gencias de mecanizado no las tenga-

mos en cuenta a la hora de valorar eltrabajo y se tengan sorpresas en temasrelacionados con los costes de fabrica-ción. En la mayoría de los casos seránecesario el cambiar estrategias decorte para conseguir geometrías, aca-bados y precisiones.

P. A. Si la empresa no tiene expe-riencia en el mecanizado de aleacio-nes de titanio o materiales compues-tos, se debe (I) adquirir una formacióno preparación específica orinada almecanizado de dichos materiales y (II)se debe adquirir/preparar el equipa-miento para mecanizar dichos materia-les.

En cuanto a la formación puedenrequerirse conocimientos relacionadoscon herramientas de corte y condicio-nes de trabajo, así como aquellos rela-cionados con 5 ejes o mecanizado conmáquinas multitarea.

Se deben prever dispositivos de as-piración para evitar la inhalación departículas (materiales compuestos),preparar la máquina para el riesgocontra incendios (mecanizado de tita-nio en acabado-pequeñas partículas).Así mismo en determinados caso delmecanizado de piezas de materialescompuestos se pide que el mecaniza-do con lubrificación MQL por el interiordel cabezal y no con lubrificación con-vencional y en otros casos refrigera-ción a alta presión. Este sistema de lu-brificación va en línea con las deman-das cada vez mayores de un mecani-zado más ecológico.

Por último, y dependiendo de la ti-

pología de pieza, puede ser necesariodel empleo de instalaciones multitarea(por ejemplo mecanizado en 5 ejesmás torneado en 3D) o mecanizado en5 ejes. En definitiva en el mecanizado“estándar” será difícil encontrar unamáquina que cumpla las condicionespara todas las aplicaciones.

Otros elementos a teneren cuenta en producción

G. P. y V. C. La respuesta vuelve aser muy dependiente del tipo de meca-nizado que se considere, del proceso ydel material considerado. Aquí tam-bién, la lista de características a teneren cuenta puede ser infinita.

Las máquinas multiprocesos, ya ci-tadas anteriormente, presentan un inte-rés claro para ciertos tipos de piezas.Por ejemplo, los tornos controlados deforma interpolada permiten la realiza-ción de fresados sobre piezas de revo-lución, en una sola máquina, incluso enuna sola puesta.

Adicionalmente, el sector aeronáuti-co requiere un control de la gran mayo-ría de las piezas, a veces un control al100% de la fabricación. Habitualmenterealizado en medios y zonas de la fá-brica diferentes, la posibilidad de reali-zar la inspección de la pieza en la mis-ma máquina donde se haya mecaniza-do permite ganar en eficiencia. Dadala importancia del control en aeronáuti-ca, es una tendencia clara en las má-quinas de este sector.

Además, a continuación se citanpuntos concretos que se pueden teneren cuenta en un medio destinado al

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mecanizado aeronáutico:

- El mecanizado aeronáutico requiereuna dinámica de máquina elevada,con aceleraciones altas para reali-zar cambios de direcciones brus-cos y constantes;

- Las herramientas son un mundopara cada tipo de proceso, y recu-rrir a varios fabricantes o proveedo-res diferentes de herramientas esmuy recomendable a la hora deelegir las herramientas más ade-cuadas para un proceso;

- Los elementos auxiliares de medi-ción de desgaste de herramienta yde compensación permiten optimi-zar los tiempos de mecanizado yreducir el riesgo de errores;

- En mecanizado de material com-puesto, se prohíbe el uso de taladri-na, con lo cual un sistema de en-friamiento por aire debe ser integra-do en la máquina;

- En mecanizado de materiales metá-licos, donde al contrario, se requie-ren grandes cantidades de taladri-na para metales duros, un sistemaeficiente de recogida y filtrado detaladrina resulta imprescindible;

- El ruido generado por el procesode mecanizado puede ser proble-mático y superar las normas vigen-tes, típicamente en piezas de revo-lución y delgadas, con efecto cam-pana. Se aconseja entonces consi-derar una máquina cerrada y aisla-da.

Como último, y no sólo para el sec-tor aeronáutico, se trabaja sobre eldesarrollo de procesos alternativos, delos cuales podemos citar el sinterizadoláser y mecanizado (por ejemplo, inci-piente en el mundo de los álabes), lasoldadura por fricción (Friction Wel-ding, Friction Stir Welding, Linear StirWelding) para fabricar piezas comple-jas partiendo de elementos más ele-mentales, el corte por agua, y la auto-matización de la fabricación de piezasen materiales compuestos, en base afibra seca o pre-impregnado, de tama-ño pequeño a grande, por proceso deRTM, infusión u otros…

J. A. M. Paralelamente a la máqui-na, dentro del sistema del proceso demecanizado intervienen otros elemen-tos importantes como son las herra-mientas, que van a estar sujetas a ope-

raciones de larga duración y con con-diciones agresivas de corte, el conjun-to herramienta – portaherramienta de-be ser lo suficientemente rígido parasoportar los esfuerzos de corte.

Así mismo el tema de las virutas esimportante ya que se trabaja sobre má-quinas muy abiertas y, por lo tanto, esimportante la estrategia de como se re-cogen las virutas o como eliminarlasdesde el mismo corte, este factor esimportante si se tiene en cuenta queestán entrando en juego nuevos mate-riales como por ejemplo los materialescompuestos que tienen como añadidoque generan unos residuos peligrosospara la salud.

Siguiendo con los materiales com-puestos, es importante el saber meca-nizarlos ya que tienen aspectos dife-rentes a los mecanizados convencio-nales.

P. A. Como se ha señalado previa-mente se deben prever dispositivos deaspiración para evitar la inhalación departículas (materiales compuestos),preparar la máquina para el riesgocontra incendios (mecanizado de tita-nio en acabado-pequeñas partículas),lubrificación con MQL.

En cuanto a las herramientas, y pa-ra el caso del mecanizado de las alea-ciones de titanio, el material más em-pleado es el carburo metálico de cali-dad K, aunque se empiezan a realizarpruebas con materiales alternativos co-mo el PCD o PCBN

En el caso del mecanizado de ma-

teriales compuestos, y según se tratede torneado, fresado o taladrado, losmateriales propuestos son e PCD (tala-drado fundamentalmente), el metal du-ro recubierto con CVD de diamante osimplemente el metal duro.

En cualquier caso, queda un sen-sación de que hay bastantes aspectospara ser mejorados por los fabricantesde herramientas en aras de una mejorrendimiento de la herramienta. Aunquetodos los fabricantes de herramientasofrecen herramientas para casi todaslas aplicaciones, la realidad es que pornuestra experiencia, los resultados sonmuy dispares, queda todavía un grantrabajo de investigación por realizarpara el mecanizado de estos nuevosmateriales.

Estrategiasrecomendadas

G. P. y V. C. Primero certificación:Aparte de los medios de fabricaciónpropiamente dichos, una empresa quequiera trabajar para el sector aeronáu-tico debe certificar toda su organiza-ción y procesos acorde a los estánda-res de calidad exigidos por el sector.Los requerimientos de calidad son muyelevados, requieren un esfuerzo, unaorganización y un coste a considerardesde el inicio del proyecto.

La parte más visible del proceso esel control directo de la calidad de laspiezas producidas, por diferentes me-dios, a veces exigido sobre el 100% dela producción. Debe responder a pro-cedimientos precisos validados por elcliente final. Se pueden realizar con losmedios propios de la empresa, a vecesintegrados en la misma máquina demecanizado como se ha visto anterior-mente, o pueden ser externalizados.De la misma forma, pueden respondera un procedimiento específico diseña-do por la empresa y validado por sucliente, o puede requerir una certifica-ción externa según estándares.

La parte menos visible, pero igualde importante y exigida para cualquierproducción en el sector aeronáutico,es la certificación del conjunto de laempresa según normas de un alto nivelde exigencia, como la EN9100. Asegu-ran que toda la organización de la em-presa y el conjunto de sus procesosresponde a criterios de calidad, traza-bilidad, profesionalidad que garantizanel trabajo realizado. Es un requerimien-to que afecta a toda la empresa y a su

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forma de trabajar, que requiere rigor yorganización, que no es trivial poner enmarcha y no se consigue sin una fuerteconvicción.

Luego el Risk Sharing: Los fabri-cantes de aeronaves, como Boeing,Airbus o Embraer, buscan desde haceunos años racionalizar sus programasde desarrollo y fabricación de aviones,y reducir el riesgo de un programanuevo. Para conseguirlo, toman medi-das que implican y afectan de formafuerte a toda la cadena de subcontra-tistas, involucrándolos cada vez másen los programas, con una estrategiade compartir el riesgo técnico y comer-cial de un programa.

El objetivo es la reducción de la ca-dena de proveedores, que deben lle-gar a un tamaño crítico más importantepara tener la capacidad de encargarsede un subconjunto completo de unavión, incluso a veces participando ensu diseño, y en cualquier caso, de for-ma sistemática, participando en el ries-go comercial. El subcontratista respon-sable del subconjunto debe hacersecargo de parte de los costes de diseñoy fabricación de su subconjunto, singarantía sobre el número de unidadesvendidas o sobre los plazos, compar-tiendo así el riesgo financiero del des-arrollo del avión. Tal riesgo no es asu-mible por empresas pequeñas, quedeben crecer, crear agrupaciones coninterés común, o limitarse a tener unasubcontratación pequeña sobre piezasmuy elementales.

J. A. M. A continuación citaremos al-gunas recomendaciones para aquellasempresas que quieran incorporarse alas tecnologías necesarias para dar res-puesta al sector aeronáutico, teniendoen cuenta la diferente casuística de pie-zas que se dan en este sector:

• Las inversiones en equipamientopara este tipo teniendo en cuenta elvolumen de las piezas ya que algu-nas de las piezas pueden ser degrandes dimensiones.

• La necesidad de sistemas de pro-gramación CAM compatibles conlas de los clientes.

• Aseguramiento de la calidad de laspiezas, debido a las exigenciasfuncionales que van a tener unavez montadas en el avión, dispo-niendo de los medios de verifica-ción necesarios.

• La necesidad de demostrar expe-riencia en el mecanizado en rela-ción al tamaño y las precisiones.

• Dominio de las máquinas multipro-ceso.

• Demostrar conocimiento en el me-canizado de materiales denomina-dos exóticos.

• La disposición a adaptarse conti-nuamente a los cada vez mayoresrequerimientos en cuanto a precio,calidad y plazos, así como la dispo-sición de abordar proyectos, porejemplo de internacionalización.

• El diseño de utillajes especiales pa-ra hacer frente a estas familias depiezas.

• La incorporación de nuevas estra-tegias de mecanizado, lo cual pue-de llevar a la necesidad de bienuna formación o un asesoramientotecnológico.

• La disposición de trabajar conjunta-mente con el cliente para analizar yoptimizar los procesos de mecani-zado.

• Formación del personal en el mane-jo de piezas de gran volumen.

P. A. En nuestra opinión se deberíarealizar un análisis del mercado delsector y sus tendencias a medio-largoplazo para, en consecuencia, definirlas estrategias de inversiones en equi-pamiento y formación de personal. Sedebería asimismo, estar al corriente de

lo que las nuevas soluciones tecnológi-cas puedan aportar en cuanto a herra-mientas de corte, sistemas de suje-ción.... así como a las nuevas tenden-cias en cuanto a materiales o diseñode los aviones nuevos. Tener en cuentala potencialidad de los centros de in-vestigación y universidades para reali-zar pruebas piloto y optimizaciones demecanizados, herramientas, etc. antesde hacer una inversión importante o al-gún cambio de proceso significativo.

La vigilancia tecnológica es clave.

El tamaño, la precisión y la geometría sonimportantes

J. A. M. Como se ha comentado, lacasuística de las piezas dentro de estesector es muy elevada tanto en tama-ños como en materiales. Y, por lo tanto,muy difícil de dar unos aspectos comu-nes pero es importante el tener claroque tipo de piezas se van a mecanizar,ya que no es lo mismo mecanizar tita-nio, aluminio o materiales compuestos.

Así mismo esta casuística llevatambién a necesidades diferencialesde precisiones ya que no es lo mismola tolerancia de una pieza de la fase decompresión de un rotor de avión queotra del ala.

Otro tema importante son los utilla-jes, ya que en muchos casos son ne-cesarios utillajes especiales debido alas formas complejas de las piezas, y

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aunque las máquinas multiproceso es-tán simplificando este aspecto, llevaconsigo el trabajar con geometríascomplejas lo que obliga a tener progra-mas CAM que puedan dar respuesta alas exigencias de las geometrías. Lautilización de máquinas de 5 ejes estambién una exigencia en muchas delas piezas de este sector.

Algunas piezas necesitan estrate-gias de corte especiales como puedeser el mecanizado de paredes delga-das en piezas monolíticas o bien la fal-ta de rigidez de las piezas como es elcaso de los álabes del rotor o del esta-tor del motor. Dentro de este punto esimportante el tener en cuenta la maqui-nabilidad y las exigencias especialesdentro de los procesos de corte (me-canizado en seco, MQL, etc.).

Pero en todos los casos es impor-tante asegurar las precisiones y las in-tegridades superficiales exigidas porlos clientes lo que lleva a asegurar laprecisión de las máquinas como puedeser el control de la precisión volumétri-ca de la máquina. Dentro de este con-cepto de precisión está también la ne-cesidad de disponer de medios de ve-rificación, en algunos casos específi-cos, para asegurar la fabricación. Enalgunos casos pueden ser inprocess,como en el caso del rectificado, o enotros casos postproces.

P. A. En determinadas piezas se re-quiere de máquinas muti-tarea (multi-task) capaces de realizar operacionesde torneado, fresado, taladrado.... va-rias sujeciones encadenadas de formaautomática dentro de la misma pieza,garantizando unos niveles de calidadadecuados con las exigencias. Enotros casos el mecanizado en 5 ejespude ser la mejor solución dependien-do de la geometría a mecanizar.

Así mismo hay que tener en cuentaque las dimensiones de las piezas quepueden ser tamaño más bien grandepero con ciertos detalles de pequeñotamaño, con lo que la precisión será unelemento clave.

Tendencias en el mercadoJ. A. M. Las principales tendencias

de futuro en la producción aeronáuticavendrán dadas por los retos que definael propio sector, ya que éstas se debe-rán desarrollar para satisfacer las mis-mas. En este sentido, retos que seplantean están relacionados con as-

pectos como la calidad y el confort delos viajes, la seguridad, el medio am-biente y la gestión de los sistemas detransporte aéreo.

En referencia a los procesos y equi-pos productivos la tendencia se dirigea la reducción de los costes de fabri-cación y los tiempos de desarrollo. Espor ello que se pueden resaltar aspec-tos 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-

jo: seguridad, ruidos, emisiones,facilidad de programación.

• Desarrollo de husillos magnéticos.• Máquinas con estructura adaptró-

nica para la compensación activade errores (deformaciones térmi-cas, vibraciones…).

• Optimización de los parámetrosRAMS (fiabilidad, disponibilidad,mantenibilidad y seguridad) delas máquinas.

• Máquinas ligeras portables.

- Utillajes y herramienta de corte:• Materiales de corte avanzados re-

sistentes a la abrasión, las altastemperaturas y al desgaste por di-fusión química.

• Recubrimientos tipo DLC (dia-

mond like carbon), nanorecubri-mientos.

• Geometrías de paso variable.• Amarre y portaherramientas.• Utillajes inteligentes (basados en

fluidos electro-rehológicos y mag-neto-rehológicos) y con sensoresde esfuerzos y deformaciones in-tegrados.

- Sistemas de inspección y medida:• Inspección de demasías en pieza

(raw-part inspection).• Sistemas de medición geométrica

sin contacto integrados en máqui-na.

• Sistemas de caracterización de laintegridad de la pieza (presenciade microgrietas, porosidad, ten-siones residuales…).

P. A. De momento parece que paralos próximos 5-10 años los materiales aser mecanizados serán los materialescompuestos, aleaciones de aluminio,aleaciones de titanio, materiales híbri-dos (CFRP+Ti, CFRP+Àl), aleacionestermorresistentes (motores) en base ní-quel. Ya se han citado las característi-cas de las máquinas para el mecaniza-do de estos materiales.

Como en otros sectores, puede quelos mayores mercados se sitúen enAsia (China principalmente) y esto re-quiera de implantaciones en dichospaíses.

Proyectos desde la experiencia

G. P. y V. C. Fatronik-Tecnalia traba-ja desde hace tiempo para el sectoraeronáutico, desde el punto de vistade los procesos (mejora de procesosexistentes o desarrollo de nuevos pro-cesos), y desde el punto de vista delos medios de fabricación (utillajes,máquina herramienta, robótica flexible,máquinas portables…). A continuaciónse presentan brevemente algunosejemplos de desarrollos directamentevinculados con estos aspectos:

- Proceso de mecanizado: estudio ydesarrollo de métodos específicos(herramientas, estrategias de me-canizado, monitorización y con-trol…) para los procesos de tala-drado (incluido stacks multi-mate-riales), mecanizado de paredes ysuelos delgados, en materiales me-tálicos, duros, y materiales com-puestos;

- Procesos alternativos: Fatronik-Tec-nalia trabaja en la línea de nuevosprocesos alternativos, como el des-arrollo del mecanizado por agua(con control del material arrancado)o la soldadura por fricción (FrictionStir Welding) para la fabricación depiezas complejas en base a piezaselementales, sin peso adicional ycon características mecánicasacercándose a las de una piezamonolítica;

- Utillajes: desarrollo de solucionesde utillajes flexibles avanzados, co-mo por ejemplo el desarrollo de unasolución de utillaje basado en ma-teriales magnetoreológicos, permi-tiendo adaptarlo a geometrías depiezas variadas sin modificacióndel utillaje y de forma inmediata.

- Máquinas portables: nuevos con-ceptos de sistemas robóticos queson transportados a la pieza o suutillaje para realizar diversas opera-ciones sobre la pieza como puedeser taladrado, inspección…

J. A. M. Ideko ha participado en eldesarrollo de diferentes equipamientosy procesos orientados al sector aero-náutico, entre los que cabe destacarlos siguientes:- Desarrollo de una máquina para el

rectificado de las puntas de los ála-bes de turbinas aeronáuticas. Enesta máquina se desarrolló un siste-ma de medida de la punta de losálabes de alta precisión, con la ca-racterística de medición de geome-tría discontinua, dando lugar a unapatente a nivel internacional. Asímismo se ha colaborado en el des-arrollo de máquinas para el mecani-

zado del estator de las turbinas ytrenes de aterrizaje, fundamental-mente en temas relacionados conel torneado y el rectificado.

- Caracterización de la maquinabili-dad de aleaciones base titanio, ba-se níquel y aceros aeronáuticos.

- Recuperación de álabes de turbi-nas y componentes aeronáuticosde alto valor añadido mediante lautilización de laser cladding (sinte-rizado láser de polvo metálico).

- Proceso de fabricación de bliskspara una nueva familia de motores.

- Utilización de guías y cojinetes hi-drostáticos en aplicaciones de má-quina-herramienta para el sectoraeronáutico.

- El desarrollo de utillajes flexiblesadaptativos para piezas de geome-tría compleja basados en fluidosmagnetoreológicos.

P. A. En el caso de MGEP se estátrabajando fundamentalmente en doslíneas:

- Mecanizado de aleaciones de Tita-nio: Ti64, Ti54M, Ti555.3, Ti 10.2.3...

- Mecanizado de stacks de CFRP +Ti.

En ambos proyectos se participacon empresas del ámbito del País Vas-co, Nacional y Europeo. La conclusiónmás relevante es que como se citabaanteriormente da la sensación de queexisten bastantes puntos de mejora enaspectos como herramientas de corte,lubrificación, sistemas de amarre desujeción de herramientas, estrategiasde mecanizado a seguir, etc.

30IMHE 2010 MARZO

People innovating, cooperatingand competing…

Making the vision a reality

It has been 12 years since theAeronautics and Space ClusterAssociation of the Basque

Country, HEGAN, was set up. But theseed that led to its creation wasplanted five years before, when anumber of courageous professionalsdecided to meet on a periodic basis.Although conscious of their limitations,they were magnanimous in spirit andbelieved steadfastly in their vision ofthe future. The aim was to shareideas, projects and hopes for thefuture, for the benefit of everyoneinvolved. They dreamt up technologicalplans, R&D projects in cooperation,and prepared new testing and certification infrastructures. Then themoment came when they decided totake the step of forming an associa-tion and putting all their weight fullybehind the idea of cooperation.

Their ‘dream’ had to overcome anumber of obstacles, but the basis oftheir agreement was sound. Therefollowed a number of new technologyand innovation plans, and the associ-ation’s own quality assurance model,HEGAN 9000, which made this regionthe European leader in this field. Otherinitiatives included the AeronauticsCourse for industrial engineering grad-uates, internationalisation through theattendance of events and relationswith other European aeronauticalregions, new strategic plans, businessmeetings, a commitment to the envi-ronment and the plans currently inplace to prepare a sector innovationagenda on a periodic basis. All theseinitiatives have been drawn up inaccordance with a respect for therights of each agent and with the aimof overcoming any difficulties thatmight arise from the cooperation.

Throughout this time, workers incompanies, technology centres,universities, the government and inthe association itself have played

their own particular roles withoutsuperseding one another, and havealways put the general concerns ofthe cluster association above theirown particular interests. The aim wasto contribute to the development ofan incipient aeronautics and spaceindustry through cooperation.Experience has shown that this givesthe sector its differentiating qualityand is a need.

But how did it begin? The beginningsof aerospace activities in the BasqueCountry (a region with a long industrialtradition) came about in the ’70s whenthe engineering company Sener beganto work in the aerospace sector. In the’80s, this company initiated efforts tobreak into the engine division of theaeronautics sector and in 1989 tookan active part, together with the government, ConstruccionesAeronáuticas (CASA) and Rolls-Royce,in the creation of the company ITP,that began life with the development ofthe EJ200 engine nozzle, used topropel the future European combataircraft. In the field of aeronauticalstructures, a young company calledGamesa was presented with the oppor-tunity at that time of taking part in thelaunching of a new regional aircraftwith the Brazilian company Embraer,

leading to the formation of GamesaAeronáutica (today Aernnova).

In the early ’90s, the BasqueGovernment promoted the creation ofsector associations according to the‘Cluster’ model and commissionedMonitor and Sener to carry out acompetitiveness study of the aero-nautics industry in the BasqueCountry, inviting the companies ithad contacted to form anAeronautics Cluster.

The supply chain was short, with a low level of specialisation and with aminimum capacity for internationalisa-tion. Training requirements were inexcess of those available and researchcentres were not adapted to the needsof this sector. As a consequence of anawareness of both the weaknessesand potentials of this sector, HEGANwas created as a cluster association.

This demonstrated that the initiativetaken just a few years before wasproviding good results. The agentsinvolved were conscious of the factthat it was necessary to work hard inorder to convert into reality thevisions of those enterprising individ-uals, and of those politicians whowere intelligent enough to understandthe importance of what they weredoing and to facilitate their progress.

EUPROFILE

Public Service Review: European Union: issue 19

AEROTRENDS business meetings in Bilbao

The idea had caught on and a smallnumber of ancillary companies,researchers and other companies ofdiverse interests grouped around themain players. It was seen that ourcompanies were respected on theinternational scene.

The Basque aeronautics sector hadbegun to develop against a back-ground of industrial crisis at the endof the ’80s and by 1998, it alreadyhad 15 work centres in the BasqueCountry and two in Madrid. Althoughonly three companies had more than100 workers, the group provided atotal of 2,126 direct jobs.

Today, this industry has generated abusiness structure that bringstogether 9,000 direct jobs, with twocompanies with more than 2,000employees, four with more than 100workers and another five that havemore than 50. And the group nowhas 121 production centres. 74 arelocated in the Basque Country, 32are installed in the rest of Spain, andthere are 15 abroad. In total, thegroup as a whole had a turnover ofmore than €1,200m last year.

These results have been obtainedthanks to the capacities developed byour companies. As the R&D invest-ment indicators show, they point to apositive future, as well as a commit-ment to quality and the environment.

The average R&D investment oversales in the last 15 years was 18%,compared to the European sectoraverage, which stands at under 15%.On the other hand, for five years, allour companies have been certifiedaccording to the EN9100 aerospacestandard and our companies’ specialprocesses have been certified inrecord time according to NADCAP.Ours was the first region in Europe tocomplete this process. And finally, ofspecial importance is our commitmentto the environment through an agree-ment with the Basque Government,together with an active participation inthe Clean Sky project, the Europeaninitiative to secure a substantialimprovement in the impact of aviationon the environment.

But as with everything in life, ourgreatest asset lies within the attitudesof the people responsible for the day-to-day business of our companies,and the society in which they live.

Thus, among the key factors that webelieve have developed the sector, wewish to highlight the fact that we havehad a number of committed andindustrious people, generous andopen minded, courageous publicsupport, and a successful choice ofmarket segments, projects and part-ners. With them, we have sought along-term relationship, constant coop-eration between companies andinstitutions, facilitated by the exis-tence of an association, and the goodprofessional competition developedby the people involved in this activity.

And as a result of the existence of theassociation, people have successfullyinnovated, cooperated and competed,aware of the importance of a sharedvision of the future. They have arespect for diversity, mutual enrich-ment, responses in cooperationbetween competitors, the recognitionof errors and the overcoming of prob-lems, among other solutions providedby an activity in association with thedevelopment of a cluster.

In short, I guess that I have been thedirect and privileged witness of thelives of a number of exemplary peoplewho have innovated, cooperated andcompeted, and who have been wiseenough to value the importance ofsharing their visions of the future, arespect for diversity, mutual enrich-ment, common responses between

competitors, recognising errors andovercoming problems, and theresponsibility of building the society.

While these companies have success-fully consolidated their development,the Cluster Association HEGAN hasworked hard to gain its status as aninternational reference model of aninnovating business association thatresponds to the strategic challenges ofthe sector in a spirit of cooperation.Now, at the end of this first 12 yearperiod, we can say that the strategicdecision taken was worth the troubleand that the work of associations inthe development of a cluster enrichesthe people who share this experience,facilitates the construction of a futureby pursuing competitiveness in coop-eration, and we see it as an idea thatexcited the founders of Europe,namely, to ensure that the respect forthe dignity of each individual and thefostering of his development is placedat the centre of all its actions.

EUPROFILE

José Juez LangaraDirector

HEGAN – Basque Aerospace ClusterParque Tecnológico, 30348170 Zamudio – BizkaiaSpain

Tel: +34 944 318 987Fax: +34 944 317 976

hegan@hegan.comwww.hegan.aero

Professionals competing and cooperating

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Public Service Review: European Union: issue 19