REVISTA DE INGENIERIA DYNA

Las cámaras de combustión de los motores de los aviones modernos producen temperaturas de más de 2.000ºK durante la combustión. Este valor está varios centenares de grados por encima de las temperaturas de fusión de los materiales utilizados y ciertas áreas de los componentes deben ser refrigeradas y provistas de revestimientos especiales de barrera térmica, tanto interna como externamente. Después del aterrizaje, los motores se enfrían de nuevo rápidamente y el cambio constante de calentamiento y enfriamiento produce gran stress sobre los componentes de los motores que deben ser revisados y mantenidos regularmente.

Tras años de investigación, el IWS ha desarrollado microestructuras elaboradas por láser que prolongan la vida útil de los revestimientos de barrera térmica y contribuyen a una reducción significativa del consumo de queroseno y de las emisiones contaminantes. La tecnología IWS se basa en microestructuras realizadas por fabricación con aditiva que consigue que una capa metálica soporte resistente a la oxidación y una capa aislante de cerámica queden unidas entre sí. Los investigadores han resuelto, además, otro problema que se produce durante la rápida expansión y contracción de los componentes: la expansión crea tensiones mecánicas en la capa aislante, originadas por los distintos coeficientes de dilatación de los materiales. Esto puede provocar grietas horizontales en la capa cerámica, que podría desprenderse con frecuencia. Para evitarlo, las microestructuras citadas contienen pre-grietas de segmentación vertical en la capa cerámica. Éstas reducen las tensiones de tracción en el material y evitan la formación de las temidas grietas horizontales.

Para generar microestructuras filiformes, los investigadores tuvieron que modificar las existentes técnicas de producción aditiva. Un láser de fibra monomodo de alta precisión genera microestructuras del orden de 30 micras y la disposición columnar de las microestructuras aumenta la tolerancia a la dilatación de la capa aislante.

La nueva tecnología puede mejorar aún más la eficiencia de los motores a reacción mediante el aumento de la temperatura de combustión, que al ser más eficiente reduce el consumo de combustible en un diez por ciento y reduce las emisiones de gases de efecto invernadero, logrando importantes ahorros de costes que por año y avión se estiman en 2,9 millones de dólares.

Después de la primera prueba con éxito en noviembre de 2015, se consiguió la aprobación oficial de la Agencia Europea de Seguridad Aérea (AESA) y desde febrero de 2018, los motores se han utilizado en aviones de largo recorrido para el Airbus A350-1000. El motor Trent XWB-97 es la propulsión exclusiva de este modelo de avión y, hoy día, el de mayor eficiencia del mundo entre los de gran potencia. Los expertos de Fraunhofer esperan que otros motores a reacción también estarán equipados con estas innovadoras tecnologías en el futuro.