Tokian tokiko jarduera: titaniozko pieza aeronautikoen 3D inprimaketa

César Tomé

Ernatzen ari diren ekonomien garapenarekin batera, gizartean eta ekonomian aldaketak gertatzen dira. Orain arte ez zeuden kontsumo beharrak dituen tarteko klase berri bat sortu da, eta horixe da Asian eta halako lekuetan inbertsio berriak egiteko motorretako bat. Hala ere, ehunka milioi pertsonaren kontsumo hori Mendebaldeko ekonomietakoa bezalakoa izango balitz, ingurumenean eta, bereziki, klima aldaketan sortutako kalteak ondorio ikaragarriak izango lituzke. Zenbait gobernu, Txinakoa adibidez, horren jakitun dira, eta, horregatik, neurriak hartu dituzte; adibidez, hemendik urte batzuetara ibilgailu gehienak, edo denak, elektrikoak izatea.

Gora datorren tarteko klasearen beste alderdi garrantzitsu bat bidaiatzeko beharra da, dena dela arrazoia, eta, batzuetan, bidaia horiek luzeak izaten dira edo autoarekin edo trenarekin iristea zaila den lekuetara egiten dira; besteak beste, artxipelagoetara. Abiazio kontsumoa gaur egun kezkagarria da jada; beraz, oraindik gehiago handituko balitz, oso arazo larria litzateke mundu osoan. Horregatik, hegazkinen belaunaldi berriak ahalik eta efizienteena izan behar du. Diseinu berriek karbono aztarna ahalik eta gehien murriztu behar dute, harik eta hegazkin elektrikoak edo erregai pilak dituztenak errealitate bihurtu arte, eta badirudi helburu hori oso urrun dagoela abiazio komertzialerako.

Erregaien kontsumoan efizienteagoa izango den hegazkin bat sortzeko alderdi garrantzitsu bat motorren diseinua da. Efizientzia horri oso lotuta dagoen zenbaki bat dago: deribazio erlazioa. Helizeak motorraren gelaxkan sartzen duen airetik benetan turbinatik zenbat igarotzen den neurtzen du zenbaki horrek. Zenbakia altua bada, esan nahi du sartzen den aire guztitik bakarrik pixka bat igarotzen dela turbinatik, eta alderantziz. Zenbakia altua bada, motorrak erregai gutxiago kontsumitzen du, eta zenbakia baxua bada, motorra ahalmentsuagoa da. Zenbaki altuak hegazkin komertzialetan erabiltzen dira, eta baxuak, gerra hegazkinetan; salbuespen bakarra Concorde hegazkina zen, zeina gerra hegazkinen diseinua zuen merkataritza hegazkin bat zen. Horren guztiaren ondorio zuzen bat da merkataritza hegazkinen motorrak oso handiak direla, eta gerra hegazkinenak (edo concordeenak) oso txikiak.

Hegazkin efizienteagoak eraiki nahi badira, aurreko guztiaren ondorioak argiak dira: are motor handiagoak egin behar dira. Baina, noski, hori aerodinamikaren aurkakoa da guztiz. Motor handiago batek nahi ez diren turbulentziak, ezegonkortasunak eta zaratak sortzen ditu, eta erregai gehiago kontsumitzen du. Arazo hori konpontzeko, aire fluxua kontrolatzen duten eragingailuak erabili behar dira.

Eragingailu horiek ezaugarri oso zehatz batzuk izan behar dituzte: pisu gutxi izan behar dute (hegazkin bateko elementu guztiek bezala), eta mekanikoki eta kimikoki oso gogorrak izan behar dira. Gainera, ziurrenik, horrelako hegazkinak diseinatzea ez da batere erraza izango.

Zer materialekin egin mota horretako eragingailu bat? Altzairuzkoa ezin da izan, asko pisatuko lukeelako; aluminiozkoa ere ez, erresistentzia mekanikoa mugan egongo litzatekeelako. Erantzuna aspaldi aurkitu zuten: titaniozkoa. Edo, hobeto esanda, titanio aleaziozkoa. Aplikazio aeronautikoetarako ezin hobea dela frogatu den bat Ti-6Al-4V da, hau da, % 6 aluminioa, % 4 banadioa eta gainerako % 90a (ezpurutasunak kenduta) titanioa.

Baina, titanio aleazio horrekin lan egitea oso zaila da, dituen ezaugarriengatik, hain zuzen ere. Nola lortu material horrekin egindako diseinu konplexu bat? IK4 Lortek euskal kooperatibak erantzun bat aurkitu du: fabrikazio gehigarriaren bidez, laser bidezko fusio selektiboa erabilita. Aurrekoak esan nahi du “bakar-bakarrik” ordenagailu batean hiru dimentsioko pieza bat diseinatu behar dela, eta diseinu hori laserra erabiltzen duen 3D inprimatzaile batetik igaro behar dela titanio aleazioaren aleak urtzeko eta, hala, pieza geruzaz geruza sortzeko (modu gehigarrian). Kontzeptu hori Airbusek sustatutako Flowcaash deituriko proiektu baten parte da, eta bere xedea da pisu gutxiko diseinu biomimetikoak garatzea, hegazkinen ondorengo belaunaldian fluxu eragingailuak integratzeko eta hegazkinen erregai efizientzia eta aerodinamika hobetzeko. Pieza berrien proba guztiak Arabako CTA Teknologia Aeronautikoen Zentroan egiten dituzte (hain zuzen, bertan egin zituzten Exomars zundaren probak ere).

Egileaz:

Cesár Tomé López (@EDocet) zientzia dibulgatzailea da eta Mapping Ignorance eta Cuaderno de Cultura Cientifica blogen editorea.

Itzulpena: UPV/EHUko Euskara Zerbitzua.