En el sector aeronáutico, cada gramo cuenta. Reducir el peso de un componente sin sacrificar resistencia ni fiabilidad es uno de los retos más exigentes a los que se enfrenta la industria, y también uno de los que mejor demuestra el verdadero potencial de la fabricación aditiva metálica.
Molmatric es una empresa especializada en el diseño, desarrollo y fabricación de matrices, utillajes y componentes metálicos de alta precisión. A mediados de 2024 se enfrentó a un proyecto con un objetivo muy concreto: rediseñar un componente estructural de aluminio, formado hasta entonces por tres piezas ensambladas, para conseguir que funcionara como una única pieza y, de paso, reducir su peso.
El resultado fue mucho más que una optimización de diseño: una pieza monolítica en titanio grado 5, un 27% más ligera que el componente original, y una validación real de que la fabricación aditiva por deposición de energía dirigida está lista para aplicaciones estructurales exigentes como la aeronáutica.
RETO
Reducir peso y eliminar uniones sin comprometer las prestaciones mecánicas
El punto de partida era un componente estructural fabricado en aluminio y compuesto por tres piezas distintas ensambladas entre sí. Cada unión entre piezas representa, por definición, un punto potencial de fallo, además de peso añadido en forma de elementos de fijación y material redundante.
El objetivo del proyecto era claro pero ambicioso: consolidar esas tres piezas en una sola, eliminando las uniones, y hacerlo reduciendo el peso total del conjunto. Un reto que ponía en cuestión el propio enfoque de fabricación: ¿cómo rediseñar una pieza para que fuera, a la vez, más simple, más ligera y más resistente?
La respuesta no estaba en optimizar el proceso de fabricación tradicional, sino en cambiarlo por completo.
«Uno de los aspectos clave del proyecto fue validar cada etapa, desde el material y la geometría hasta el mecanizado final, antes de llegar a la pieza definitiva en titanio.»
Marc Bono, R&D Manager en Molmatric
SOLUCIÓN
Rediseño para fabricación aditiva y tecnología DED con Meltio M600
Por qué fabricación aditiva y por qué Meltio
Para abordar el reto, Molmatric recurrió a la fabricación aditiva metálica y, en concreto, a la tecnología DED (Directed Energy Deposition). A diferencia de otras técnicas de impresión 3D metálica, la tecnología DED permite trabajar con piezas de tamaño medio y grande, con un control muy preciso de la energía aportada durante el proceso y una eficiencia de material extraordinaria.
El equipo utilizado fue la impresora de metal Meltio M600, diseñada específicamente para aplicaciones industriales con titanio, aceros especiales y componentes sometidos a requisitos mecánicos muy exigentes. La diferencia frente a los procesos convencionales de mecanizado por arranque de viruta es de fondo: en lugar de partir de un bloque de material y eliminar lo que sobra, la Meltio M600 construye la pieza únicamente allí donde el diseño lo requiere.
El proceso, paso a paso
1. Rediseño mediante optimización topológica. El primer paso fue repensar la pieza desde cero. A través de optimización topológica se eliminó todo el material que no cumplía una función estructural, adaptando la geometría a lo que el proceso DED puede construir de forma eficiente. El resultado fue una única pieza monolítica en titanio grado 5 (Ti6Al4V).
2. Validación del material. Antes de imprimir la pieza final, se fabricaron y caracterizaron probetas específicas para analizar propiedades mecánicas, microestructura, nivel de porosidad e integridad superficial. El equipo no avanzó a la siguiente fase hasta tener la certeza de que el material cumplía todos los requisitos.
3. Validación de la geometría. En paralelo, se imprimieron modelos de prueba en acero inoxidable 316L para verificar, de forma económica y ágil, que la forma diseñada podía construirse realmente con tecnología DED antes de trabajar con titanio.
4. Mecanizado posterior. La impresión no fue el final del proceso: el mecanizado posterior resultó clave para alcanzar las tolerancias dimensionales y el acabado superficial que exige una aplicación aeronáutica. Se probaron distintas estrategias de corte hasta encontrar el equilibrio óptimo entre calidad y eficiencia.
RESULTADO
Un 27 % menos de peso y tres componentes convertidos en uno
El proyecto se tradujo en cifras concretas:
- -27% de reducción de peso respecto al componente original en aluminio.
- 3 → 1 piezas consolidadas en una única pieza monolítica.
- Ti6Al4V, titanio grado 5, certificable para aplicaciones aeronáuticas.
Más allá de los datos, el cambio es tangible: la nueva pieza es más ligera, más compacta, no tiene uniones que puedan fallar y está fabricada en un material que soporta muchas más exigencias mecánicas que el aluminio original. Para Molmatric, esta comparativa física entre la pieza antigua y la nueva confirma que la tecnología ha alcanzado la madurez necesaria para aplicaciones estructurales reales, no solo para prototipos.
El impacto, además, va más allá de lo técnico. Fabricar aeroestructuras más ligeras contribuye directamente a reducir el consumo de combustible y, por tanto, las emisiones del transporte aéreo. Ese es, en última instancia, el valor real de aplicar bien la fabricación aditiva: no se trata solo de imprimir en 3D, sino de repensar cómo se diseñan y fabrican los componentes que hacen posible una industria más eficiente.
Valoración final
El caso de Molmatric demuestra el potencial de la fabricación aditiva metálica como herramienta de ingeniería para replantear y optimizar componentes desde su diseño.
Partiendo de un conjunto de tres piezas de aluminio, el proyecto consiguió desarrollar una única pieza monolítica en titanio grado 5, reducir su peso un 27 % y eliminar las uniones entre componentes.
Para lograrlo, el proceso combinó optimización topológica, adaptación del diseño a la tecnología DED, caracterización del material, validación de geometrías, impresión con la Meltio M600 y mecanizado posterior.
El proyecto evidencia una de las principales ventajas de la fabricación aditiva: no limitarse a reproducir piezas diseñadas para procesos convencionales, sino aprovechar la tecnología para crear soluciones más ligeras, eficientes y optimizadas.
En aplicaciones aeronáuticas, reducir el peso de las aeroestructuras puede contribuir además a disminuir el consumo de combustible y las emisiones asociadas.
Pasar de tres piezas a una, de 9 kg a 6,5 kg y del aluminio a un diseño monolítico optimizado en titanio resume el impacto conseguido en este proyecto.
