EOS NickelAlloy IN738: una nueva era para las aplicaciones aditivas en turbinas de gas
15 DE NOVIEMBRE DE 2024 | Tiempo de lectura: 5 min
Como líder mundial en tecnología de fabricación aditiva (AM) industrial, EOS se compromete a mantenerse a la vanguardia de la innovación con materiales pioneros que establecen nuevos estándares industriales. Un ejemplo de ello es EOS NickelAlloy IN738.
Esta superaleación de alto rendimiento está diseñada para su uso en aplicaciones exigentes de alta temperatura y alta tensión en motores de turbinas de gas.
La incorporación del IN738 supone un avance significativo en la cartera de materiales de EOS, ya que aborda algunos de los retos críticos a los que se enfrentan diversas aplicaciones en todos los sectores, incluidas las turbinas de gas.
Afrontar los retos de la fabricación aditiva con superaleaciones
Las superaleaciones como la IN738 siempre han sido fundamentales para las industrias que requieren materiales capaces de soportar condiciones extremas. Sin embargo, la fabricación aditiva de estos materiales, en particular mediante fusión por lecho de polvo láser (LPBF), ha planteado retos únicos. Históricamente, las superaleaciones en LPBF han sido propensas a problemas como la microfisuración y la escasa fluencia, lo que ha limitado su adopción.
La microfisuración, en particular, es un problema importante en LPBF AM debido a la presencia de elementos menores utilizados para reforzar los límites de grano a altas temperaturas. Sin embargo, si se eliminan por completo para mejorar la procesabilidad, la capacidad del material para soportar altas temperaturas se ve gravemente comprometida, lo que plantea un difícil equilibrio.
Aleación de níquel EOS IN738: optimizada para rendimiento y procesabilidad
En EOS, hemos adoptado un enfoque pionero para superar estos retos desarrollando una versión modificada de la aleación IN738 heredada. Gracias a una amplia labor de investigación y desarrollo, respaldada por simulaciones de solidificación basadas en CALPHAD, hemos optimizado la composición de la aleación para mantener los elementos de refuerzo críticos de los límites de grano y minimizar al mismo tiempo sus efectos perjudiciales sobre la procesabilidad.
Nuestra aleación modificada muestra una reducción significativa de las tendencias a la microfisuración en comparación con la IN738 convencional. Esto se consiguió ajustando cuidadosamente la composición de los elementos de aleación, lo que permitió procesar el material mediante LPBF con una microestructura densa y sin grietas. Las simulaciones de solidificación desempeñaron un papel crucial a la hora de predecir y mitigar los riesgos asociados a las distintas composiciones, permitiéndonos afinar la aleación antes de pasar a la fase experimental.
Mayor rendimiento a altas temperaturas
Las ventajas de la aleación de níquel EOS IN738 van más allá de su mejor procesabilidad. En las pruebas de rotura por tensión, la IN738 modificada demostró un aumento del 50% en la vida de rotura en comparación con la composición convencional. Esta mejora es fundamental para componentes como los álabes de las turbinas de gas, que funcionan en condiciones continuas de alta tensión y temperatura. El notable límite elástico de la aleación significa que ofrece una mayor durabilidad y fiabilidad en servicio, ampliando considerablemente la vida útil de la pieza.
Además, el mejor comportamiento a la fluencia del IN738 permite fabricar estructuras de refrigeración en álabes de turbinas con diseños más intrincados y aplicaciones similares. Estos diseños avanzados son esenciales para mejorar la eficiencia y la longevidad de las turbinas, sobre todo a medida que aumentan las temperaturas de funcionamiento. Con IN738, nuestros clientes pueden diseñar álabes que requieren menos refrigeración, gracias a la resistencia y estabilidad superiores de la aleación a altas temperaturas, combinadas con geometrías de refrigeración más eficientes sólo factibles aplicando AM.
Ventajas para las industrias aeroespacial y energética
Para sectores como el aeroespacial y el energético, en los que la eficiencia y la vida útil de los componentes son primordiales, la aleación de níquel EOS IN738 ofrece varias ventajas clave. La mayor resistencia a la fluencia de IN738 permite prolongar los ciclos de vida de los componentes, lo que significa que las turbinas pueden funcionar durante más tiempo sin necesidad de sustituir piezas con frecuencia. Esto no sólo mejora el rendimiento global de las turbinas, sino que también reduce significativamente los costes de mantenimiento.
En particular, los usuarios actuales de la aleación de níquel IN939 de EOS, que se ha utilizado ampliamente para aplicaciones similares, pueden obtener ventajas sustanciales al pasarse a la IN738. El rendimiento superior a altas temperaturas y la procesabilidad de IN738 proporcionan una razón de peso para que los clientes consideren hacer el cambio a este nuevo material para una mayor eficiencia y durabilidad en sus aplicaciones críticas.
Compromiso con la innovación
El compromiso de EOS de ampliar los límites de lo que es posible en AM se ve subrayado por nuestra continua inversión en innovación de materiales, siendo EOS NickelAlloy IN738 un ejemplo entre muchos otros. Esta aplicación refleja nuestra dedicación a la innovación y a proporcionar a nuestros clientes materiales de vanguardia que resuelvan sus retos más acuciantes".
De cara al futuro, seguimos explorando nuevas optimizaciones del IN738 para aplicaciones aún más exigentes. Aunque seguimos centrándonos en las turbinas de gas, vemos potencial para esta aleación en otras aplicaciones de alto rendimiento, como los turbocompresores marinos, donde se dan condiciones de funcionamiento similares.
Con la incorporación de EOS NickelAlloy IN738, la cartera de materiales de EOS se erige como testimonio de nuestro compromiso inquebrantable con el avance de la tecnología de fabricación aditiva. Al abordar los antiguos retos asociados a las superaleaciones en LPBF AM, estamos permitiendo a nuestros clientes de los sectores aeroespacial y energético lograr una mayor eficiencia, fiabilidad e innovación en sus operaciones.
Si desea obtener más información sobre EOS NickelAlloy IN738, sus casos de uso y las cualidades del material, puede obtener más información aquí.
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