ES2638197T3

ES2638197T3 - Producción de objetos

Info

Publication number: ES2638197T3
Application number: ES14753123.0T
Authority: ES
Inventors: Mark Alfred POTTER
Original assignee: BAE Systems PLC
Current assignee: BAE Systems PLC
Priority date: 2013-08-14
Filing date: 2014-08-13
Publication date: 2017-10-19
Anticipated expiration: 2034-08-13
Also published as: EP3033192B1; EP3033192A1; WO2015022527A1; US20160199914A1

Abstract

Un método de fabricación de un componente para aeronaves (54), donde el método comprende: realizar, mediante un aparato de fabricación aditiva (2), un proceso de fabricación aditiva para formar un objeto inicial (4), donde el objeto inicial (4) comprende: un tubo interior (42) que comprende un primer extremo, un segundo extremo, opuesto al primer extremo y una primera sección intermedia, entre el primer extremo y el segundo extremo; un tubo exterior (40) que comprende un tercer extremo, un cuarto extremo, opuesto al tercer extremo, y una segunda sección intermedia, entre el tercer extremo y el cuarto extremo; donde el tubo interior (42) está dentro del tubo exterior (40); el tubo interior (42) y el tubo exterior (40) se acoplan entre sí de tal manera que únicamente se acoplan entre sí el primer extremo y el tercer extremo, y se acoplan entre sí el segundo extremo y el cuarto extremo, y tal que la primera sección intermedia y la segunda sección intermedia estén separadas y no conectadas directamente entre sí; y hay una cámara (50) entre la primera sección intermedia y la segunda sección intermedia, donde la cámara (50) tiene una abertura de la cámara (52); crear, dentro de la cámara (50), a través de la abertura de la cámara (52), unas condiciones predeterminadas; y posteriormente, sellar la abertura de la cámara (52) de modo que se mantengan, dentro de la cámara (50), las condiciones creadas y producir de ese modo el componente para aeronaves (54).

Description

DESCRIPCION

Produccion de objetos CAMPO DE LA INVENCION

La presente invencion se refiere a la produccion de objetos. Algunos ejemplos de objetos apropiados incluyen, 5 aunque sin caracter limitante, las tuberias.

ANTECEDENTES

La fabricacion aditiva (AM) (tambien conocida como fabricacion por adicion de capas (ALM), impresion 3D, etc.) es un proceso que se puede utilizar para producir objetos complejos y funcionales, capa a capa, sin moldes o dados. Habitualmente, dichos procesos incluyen proporcionar un material (p. ej., metal o plastico) en forma de un polvo o un 10 hilo, y que utilizan una fuente termica potente, tal como un haz laser, haz de electrones o un arco de soldadura por plasma o electrica, fundir una cantidad de ese material y depositar el material fundido (p. ej., sobre una placa base de una pieza de trabajo). A continuacion, se superponen capas adicionales sobre cada capa anterior.

Procesos de AM, a modo de ejemplo, incluyen, aunque sin caracter limitante, fusion por laser de polvo soplado (“Laser Blown Powder’), fusion por laser en lecho de polvo (“Laser Powder Bed’) y tecnologias de hilo y arco.

15 En un campo independiente, las tuberias para transportar fluido estan revestidas (es decir, se envuelve material de aislamiento termico alrededor de una superficie externa de las tuberias) de modo que, por ejemplo, se evite la perdida de calor desde el fluido que fluye a traves de las tuberias. El proceso de revestimiento de tuberias tiende a requerir mucho tiempo y a ser costoso. Ademas, si una tuberia se encuentra en una ubicacion de dificil acceso, el revestimiento de esa tuberia puede ser un proceso dificil. Ademas, el material de revestimiento tiende a ser 20 voluminoso y proclive a danarse ya que el material tiende a ser ligero y delicado.

Algunos materiales de revestimiento convencionales se fabrican mediante la interposicion de un material de lana de vidrio entre laminas delgadas de aluminio. Esto tiende a ser un proceso relativamente complejo.

En algunas situaciones, las tuberias estan revestidas por razones de seguridad, por ejemplo, para evitar fuegos y evitar que la gente se queme. No obstante, durante su utilizacion, una manta termica convencional puede permitir 25 que una fuga de combustible o aceite alcance una superficie caliente, el cual a continuacion se puede inflamar.

El documento GB2416319A expone un metodo de fusion por laser de dos capas de un tubo para formar un tubo de pared doble con separadores entre las paredes.

COMPENDIO DE LA INVENCION

En un primer aspecto, la presente invencion proporciona un metodo de fabricacion de un componente para 30 aeronaves (por ejemplo, una tuberia aislada termicamente). El metodo comprende realizar, mediante un aparato de fabricacion aditiva, un proceso de fabricacion aditiva para formar un componente inicial para aeronaves. El objeto inicial comprende un tubo interior, que comprende un primer extremo, un segundo extremo, opuesto al primer extremo, y una primera seccion intermedia entre el primer extremo y el segundo extremo, y un tubo exterior, que comprende un tercer extremo, un cuarto extremo, opuesto al tercer extremo, y una segunda seccion intermedia entre 35 el tercer extremo y el cuarto extremo. El tubo interior y el tubo exterior estan acoplados entre si, de modo que el tubo interior esta dentro del tubo exterior (por ejemplo, esta dentro en su totalidad). Asimismo, el tubo interior y el tubo exterior estan acoplado entre si, de modo que unicamente el primer extremo este acoplado al tercer extremo y el segundo extremo este acoplado al cuarto extremo. Por tanto, la primera seccion intermedia y la segunda seccion intermedia estan separadas y no estan conectadas directamente entre si, por ejemplo, mediante ninguna estructura 40 de union. Asimismo, el tubo interior y el tubo exterior estan acoplados entre si, de modo que haya una camara entre la primera seccion intermedia y la segunda seccion intermedia. Por tanto, la primera seccion intermedia y la segunda seccion intermedia estan separadas por la camara a lo largo de todas sus longitudes. La camara tiene una abertura de la camara. El metodo comprende ademas crear, dentro de la camara, a traves de la abertura de la camara, unas condiciones predeterminadas, y, posteriormente, sellar la abertura de la camara de modo que se mantengan, dentro 45 de la camara, las condiciones creadas, y producir de ese modo el componente para aeronaves.

Las ventajas proporcionadas al tener el tubo interior y el tubo exterior conectados o acoplados unicamente entre si (mediante una estructura o estructuras) en los extremos de esos tubos, significa que ninguna estructura o estructuras de soporte que conectan o acoplan entre si la primera y segunda seccion intermedia estan presentes dentro de la camara. Las ventajas proporcionadas por esta caracteristica son al menos dos. En primer lugar, los 50 componentes para aeronaves tienden a tener unas propiedades de aislamiento termico mejoradas en comparacion con los componentes en los que las partes intermedias estan acopladas o conectadas directamente entre si mediante estructuras de soporte (termicamente conductoras). En segundo lugar, los componentes para aeronaves tienden a tener un peso reducido en comparacion con los componentes en los que las secciones intermedias estan

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acopladas o conectadas entre si mediante estructuras de soporte. Esta reduccion de peso tiende a ser significativa cuando se aplica en toda la totalidad de una aeronave.

El objeto inicial puede comprender ademas una primera seccion anular y una segunda seccion anular. La primera seccion anular puede conectar o acoplar entre si el primer extremo y el tercer extremo. La primera seccion anular se puede acoplar al tubo interior, de modo que el fluido pueda fluir a traves del tubo interior, por ejemplo, se puede disponer un orificio de la primera seccion anular alrededor de una abertura en el primer extremo del tubo interior. La segunda seccion anular puede conectar o acoplar entre si el segundo extremo y el cuarto extremo. La segunda seccion anular se puede acoplar al tubo interior, de modo que el fluido pueda fluir a traves del tubo interior, por ejemplo, se puede disponer un orificio de la segunda seccion anular alrededor de una abertura en el segundo extremo del tubo interior. En algunos aspectos, el tubo interior y el tubo exterior estan conectados o acoplados entre si unicamente por la primera seccion anular y la segunda seccion anular, y mediante ninguna otra estructura.

El componente para aeronaves puede ser una tuberia. Se puede permitir que un fluido fluya a traves del tubo interior. La tuberia puede no ser recta.

El objeto inicial puede comprender ademas al menos un tubo interior adicional, donde cada tubo interior adicional se acopla al tubo exterior de modo que al menos parte de ese tubo interior adicional este dentro de al menos parte del tubo exterior, y de modo que la camara este entre el tubo exterior y la o las partes de ese tubo interior adicional que estan dentro del tubo exterior. Cada tubo interior adicional puede comprender unos extremos opuestos respectivos y una seccion intermedia entre esos extremos. En algunos aspectos, para cada tubo interior adicional, unicamente los extremos de ese tubo interior adicional estan acoplados al tubo exterior, de modo que las partes intermedias de los tubos interiores adicionales no esten conectadas directamente a la segunda seccion intermedia. En algunos aspectos, para cada tubo interior adicional, la seccion intermedia de ese tubo interior adicional no esta conectada directamente (p. ej., mediante una estructura de soporte) a la primera seccion intermedia y/o a las partes intermedias de cualesquiera de los demas tubos interiores adicionales.

El paso de creacion puede comprender evacuar, al menos parcialmente, la camara. El paso de sellado se puede realizar de modo que la camara sea hermetica frente al aire. El paso de evacuacion de la camara se puede realizar de modo que la camara se evacue totalmente. Preferentemente, las paredes de la camara (es decir, las paredes de los tubos interior y exterior) son lo suficientemente resistentes y rigidas como para no deformarse de manera sustancial cuando se evacua la camara. Por tanto, se mantiene una camara de tamano constante.

El paso de creacion puede comprender llenar, al menos parcialmente, la camara con una cantidad de material, por ejemplo, un material de cambio de fase. El paso de sellado se puede realizar de modo que se evite el movimiento del material de la camara. El material puede tener una conductividad termica baja.

El proceso de fabricacion aditiva puede ser un proceso de fusion en lecho de polvo.

La abertura de la camara puede ser un tubo capilar que tiene una seccion transversal relativamente pequena.

En un aspecto adicional, la presente invencion proporciona un componente para aeronaves fabricado utilizando un metodo de acuerdo con el primer aspecto.

Un aparato para la fabricacion de un componente para aeronaves de acuerdo con el metodo del primer aspecto puede comprender un aparato de fabricacion aditiva configurado para realizar un proceso de fabricacion aditiva con el fin de formar un objeto inicial. El objeto inicial comprende: un tubo interior, que comprende un primer extremo, un segundo extremo, opuesto al primer extremo, y una primera seccion intermedia entre el primer extremo y el segundo extremo; y un tubo exterior, que comprende un tercer extremo, un cuarto extremo, opuesto al tercer extremo, y una segunda seccion intermedia entre el tercer y el cuarto extremo; donde el tubo interior y el tubo exterior estan acoplados entre si, de modo que el tubo interior este dentro del tubo exterior; unicamente el primer extremo esta acoplado al tercer extremo y el segundo extremo esta acoplado al cuarto extremo, y de modo que la primera seccion intermedia y la segunda seccion intermedia esten separadas y no conectadas directamente entre si; y hay una camara entre la primera seccion intermedia y la segunda seccion intermedia, teniendo la camara una abertura. El aparato comprende ademas medios para crear, dentro de la camara, a traves de la abertura de la camara, unas condiciones predeterminadas, y medios para sellar la abertura de la camara de modo que se mantenga, dentro de la camara, las condiciones creadas, y producir de ese modo el componente para aeronaves.

El objeto inicial puede comprender ademas una primera seccion anular y una segunda seccion anular. La primera seccion anular puede conectar entre si el primer extremo y el tercer extremo. La primera seccion anular se puede acoplar al tubo interior, de modo que el fluido pueda fluir a traves del tubo interior, por ejemplo, se puede disponer un orificio de la primera seccion anular alrededor de una abertura en el primer extremo del tubo interior. La segunda seccion anular puede conectar entre si el segundo extremo y el cuarto extremo. La segunda seccion anular se puede acoplar al tubo interior, de modo que el fluido pueda fluir a traves del tubo interior, por ejemplo, se puede disponer un orificio de la segunda seccion anular alrededor de una abertura en el segundo extremo del tubo interior. En algunos aspectos, el tubo interior y el tubo exterior estan conectados entre si unicamente mediante la primera

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seccion anular y la segunda seccion anular, y mediante ninguna otra estructura.

El componente para aeronaves puede ser una tuberfa. Se puede permitir que un fluido fluya a traves del tubo interior.

Los medios de creacion pueden comprender medios para evacuar, al menos parcialmente, la camara.

Los medios de sellado pueden comprender medios de sellado de la abertura de la camara, de modo que la camara sea hermetica frente al aire.

En un aspecto adicional, la presente invencion proporciona un metodo de fabricacion de un objeto. El metodo comprende: realizar, mediante el aparato de fabricacion aditiva, un proceso de fabricacion aditiva para formar un objeto inicial, comprendiendo el objeto inicial una primera seccion y una segunda seccion, donde la primera seccion y la segunda seccion estan acopladas entre sf de modo que al menos parte de la primera seccion este dentro de al menos parte de la segunda seccion, y de modo que haya una camara entre la segunda seccion y la o las partes de la primera seccion que estan dentro de la segunda seccion, teniendo la camara una abertura de la camara; crear, dentro de la camara, a traves de la abertura de la camara, unas condiciones predeterminadas; y posteriormente, sellar la abertura de la camara de modo que se mantenga, dentro de la camara, las condiciones creadas, y producir de ese modo el objeto.

El objeto puede ser una tuberfa. La primera seccion puede comprender una seccion tubular a traves de la cual puede fluir un fluido. La segunda seccion puede comprender una seccion tubular que rodea, al menos en cierta medida, la primera seccion.

En algunos aspectos, la tuberfa no es una tuberfa recta. Por ejemplo, la tuberfa puede tener una forma relativamente complicada con una pluralidad de curvas y recodos.

El objeto inicial puede comprender ademas al menos una seccion tubular adicional, donde cada seccion tubular adicional se acopla a la segunda seccion, de modo que al menos parte de esa seccion tubular adicional este dentro de al menos parte de la segunda seccion, y de modo que la camara este entre la segunda seccion y la o las partes de esa seccion tubular adicional que estan dentro de la segunda seccion.

El paso de creacion de las condiciones puede comprender evacuar, al menos parcialmente, la camara. Por ejemplo, el gas y el material sobrante se pueden evacuar de la camara, de modo que haya al menos un vacfo parcial dentro de la camara. El paso de sellado se puede realizar de modo que la camara sea hermetica frente al aire.

El paso de evacuacion de la camara se puede realizar de modo que la camara este totalmente evacuada, es decir, de modo que haya un vacfo dentro de la camara.

El paso de crear las condiciones puede comprender llenar, al menos parcialmente, la camara con una cantidad de material, por ejemplo, un material que tiene una conductividad termica baja, tal como una espuma termoestable. El paso de sellado se puede realizar de modo que se evite el movimiento del material de la camara.

El objeto inicial puede comprender ademas una estructura de soporte dentro de la camara que conecta la primera seccion a la segunda seccion.

En un aspecto adicional, la presente invencion proporciona un objeto fabricado utilizando un metodo de acuerdo con el aspecto anterior. El objeto puede ser una tuberfa.

El aparato para la fabricacion de un objeto de acuerdo con el metodo del primer aspecto comprende: un aparato de fabricacion aditiva configurado de modo que realice un proceso de fabricacion aditiva para formar un objeto inicial, comprendiendo el objeto inicial una primera seccion y una segunda seccion, donde la primera seccion y la segunda seccion se acoplan entre sf de modo que al menos parte de la primera seccion este dentro de al menos parte de la segunda seccion, y de modo que haya una camara entre la segunda seccion y la o las partes de la primera seccion que estan dentro de la segunda seccion, teniendo la camara una abertura de la camara; medios para crear, dentro de la camara, a traves de la abertura de la camara, unas condiciones predeterminadas; y medios para sellar la abertura de la camara, de modo que se mantenga, dentro de la camara, el entorno creado, y producir de ese modo el objeto.

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Los medios para crear las condiciones pueden comprender medios para evacuar, al menos parcialmente, la camara (tal como una camara de vacfo y una bomba de vacfo). Los medios para sellar pueden comprender medios para sellar la abertura de la camara, de modo que la camara sea hermetica frente al aire (tal como un aparato de engaste y soldadura fuerte o un aparato de soldadura).

DESCRIPCION BREVE DE LOS DIBUJOS

La figura 1 es una ilustracion esquematica (no a escala) que muestra un aparato de fabricacion aditiva a modo de ejemplo;

la figura 2 es un diagrama de flujo del proceso que muestra ciertos pasos de una realizacion de un proceso de produccion de una tuberfa;

la figura 3 es una ilustracion esquematica (no a escala) que muestra una vista en perspectiva de una tuberfa intermedia;

la figura 4 es una ilustracion esquematica (no a escala) que muestra una seccion transversal de la tuberfa intermedia;

la figura 5 es una ilustracion esquematica (no a escala) que muestra una vista en perspectiva de la tuberfa; y la figura 6 es una ilustracion esquematica (no a escala) que muestra una seccion transversal de la tuberfa. DESCRIPCION DETALLADA

La terminologfa “fabricacion aditiva” se utiliza en la presente para hacer referencia a todos los procesos aditivos que se pueden utilizar para producir objetos complejos y funcionales, capa a capa, sin moldes o dados, p. ej., al proporcionar un material (p. ej., metal o plastico) habitualmente en forma de un polvo o un hilo, y que utilizan una fuente termica potente, tal como un haz laser, haz de electrones o un arco de soladura por plasma o electrica, fundir una cantidad de ese material y depositar el material fundido (p. ej., sobre una placa base/pieza de trabajo) y posteriormente superponer capas de material sobre cada capa anterior.

La fabricacion aditiva (AM) tambien conocida inter alia como impresion 3D, fabricacion digital directa (DDM), fabricacion digital (DM), fabricacion aditiva por capas (ALM), fabricacion rapida (RM), conformado neto con fusion por laser (LENS), deposicion directa de metal, fabricacion directa, fusion por haz de electrones, fusion por laser, elaboracion con forma libre, recubrimiento por laser, sinterizado directo de metal por laser.

A continuacion, se describe una realizacion de un objeto con mas detalle haciendo referencia a las figuras 5 y 6. En esta realizacion, el objeto es un componente para aeronaves y en particular una tuberfa para transportar fluidos a lo largo de parte de una aeronave.

La figura 1 es una ilustracion esquematica (no a escala) que muestra un aparato de fabricacion aditiva 2, a modo de ejemplo, que se utiliza en una realizacion de un proceso de fabricacion de la tuberfa. En esta realizacion, tal como se describe con mas detalle a continuacion haciendo referencia a la figura 2, el aparato de AM 2 realiza un proceso de fabricacion aditiva de modo que cree una tuberfa intermedia 4 que sera procesada posteriormente para producir la tuberfa. La tuberfa intermedia 4 se describe con mas detalle a continuacion haciendo referencia a las figuras 3 y 4.

En esta realizacion, el aparato de AM 2 es un aparato para realizar procesos de AM en lecho de polvo. No obstante, en otras realizaciones, se utiliza un tipo diferente de aparato de AM para producir la tuberfa intermedia 4, p. ej., mediante la realizacion de un tipo diferente de proceso de AM. Algunos ejemplos de procesos de AM que se pueden utilizar en otras realizaciones incluyen, aunque sin caracter limitante, procesos de extrusion de material, procesos con material a presion, procesos con aglutinante a presion, procesos de laminacion de capas, procesos de fotopolimerizacion en cuba, procesos de fusion en lecho de polvo y procesos de deposicion con energfa dirigida.

En esta realizacion, el aparato de AM 2 comprende una fuente termica en forma de una fuente laser 6 configurada de modo que produzca un haz laser de alta potencia 8. La fuente laser 6 puede ser cualquier tipo adecuado de fuente laser, p. ej., una fuente laser que se configura de modo que tenga una salida de potencia de onda continua de 500 W.

El aparato de AM 2 comprende ademas un deposito de polvo 10 (o lecho de polvo) que contiene una cantidad de polvo metalico 12. El polvo metalico 12 es un polvo de aleacion de titanio. En otras realizaciones, se puede utilizar un tipo diferente de material (p. ej., un polvo ceramico o un tipo diferente de polvo metalico, tal como polvo de acero, un polvo de una aleacion de base nfquel, un polvo de aleacion de aluminio o un polvo de cobre).

Durante el funcionamiento, se eleva (en la direccion indicada mediante una flecha en la figura 3 y el numero de referencia 16) un primer piston 14 (que esta ubicado en el fondo del primer deposito 10), de modo que eleve una cantidad del polvo 12 por encima de un nivel superior del primer deposito 10. A continuacion, se hace rodar un

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rodillo 18 (en la direccion indicada mediante una flecha en la figura 3 y el numero de referenda 20) sobre la superficie superior del primer deposito 10 y a traves de una superficie superior de un segundo deposito 22. Esto se realiza de modo que el polvo metalico 12 que se elevo por encima del nivel del primer deposito 10, mediante la elevacion del primer piston 14, se extienda sobre una superficie superior del segundo deposito 22. Por tanto, una superficie superior de los contenidos del segundo deposito 22 esta cubierta por una capa de polvo metalico 12. En otras realizaciones, se puede utilizar un medio diferente para extender el polvo metalico 12 a traves de la superficie superior de los contenidos del segundo deposito 22, tal como una escobilla, en lugar del rodillo 18 o ademas de este.

Despues de que se haya extendido una capa de polvo metalico 12 a traves de una superficie superior de los contenidos del segundo deposito 22, un ordenador 24 controla la fuente laser 6 para suministrar el haz laser 8 a traves de una fibra optica 26 hasta unos elementos opticos de enfoque 28. Los elementos opticos de enfoque, enfocan el haz laser 8 a un punto focal 30 en la capa de polvo metalico 22 que se ha extendido a traves de una superficie superior de los contenidos del segundo deposito 22. El haz laser 8 funde una seccion de la capa de polvo metalico 12 en la que esta enfocada el haz laser 8.

En esta realizacion, el polvo metalico 12 en el que esta enfocado el haz laser 8 se funde totalmente mediante el haz laser 8 y posteriormente se le permite enfriar de modo que forme una capa de material solido. A continuacion, se baja (es decir, se mueve en una direccion indicada en la figura 3 mediante una flecha solida y el numero de referencia 34) un segundo piston 32, ubicado en el fondo del segundo deposito 22, para permitir que el rodillo 18 extienda una capa adicional de polvo metalico 12 a traves de la superficie superior de los contenidos del segundo deposito 22 (y posteriormente se funde y se le permite solidificar).

Se echan muchas capas de material, una encima de otra (de acuerdo con un modelo de diseno digital 36 de la tuberia intermedia 4 almacenado en el ordenador 24) para producir la tuberia intermedia 4.

En esta realizacion, la fuente laser 6 y los elementos opticos de enfoque 28 se pueden mover bajo el control del ordenador 24 en un plano X-Y que es paralelo a la superficie superior de los contenidos del segundo deposito 22. Por tanto, el punto focal del laser 30 se puede dirigir a cualquier punto en un espacio de trabajo en el plano X-Y, de modo que se puedan depositar las capas de material de una forma deseada.

Por tanto, se proporciona el aparato de AM 2 para realizar un proceso de produccion de la tuberia intermedia 4.

La figura 2 es un diagrama de flujo del proceso, que muestra ciertos pasos de una realizacion de un proceso de produccion de la tuberia utilizando el aparato de AM 2, a modo de ejemplo, descrito anteriormente.

En el paso s2, se especifica y almacena en el ordenador 24 el modelo de diseno digital 36 de la tuberia intermedia 4. En esta realizacion, el modelo digital 28 se puede visualizar, manipular y analizar utilizando el ordenador 24, p. ej., mediante la implementacion de un paquete o herramienta de software adecuado.

En el paso s4, se calibra el aparato de AM 2. Este proceso de calibracion puede incluir, por ejemplo, utilizar el modelo de diseno digital 36 de la tuberia intermedia 4, determinar una “trayectoria de la herramienta” que seguira el aparato de AM 2 de modo que produzca la tuberia intermedia 4.

En el paso s6, utilizando el aparato de AM 2, se realiza un proceso de AM para formar la tuberia intermedia 4. En esta realizacion, el aparato de AM 2 realiza un proceso de AM en lecho de polvo, el cual se describe con mas detalle anteriormente haciendo referencia a la figura 3. No obstante, en otras realizaciones, se utiliza un tipo diferente de aparato y/o proceso de AM para producir la tuberia intermedia 4.

En esta realizacion, el proceso de AM se realiza en una atmosfera sustancialmente inerte (p. ej., una camara que se rellena con un gas inerte, p. ej., argon).

La figura 3 es una ilustracion esquematica (no a escala) que muestra una vista en perspectiva de la tuberia intermedia 4. En esta realizacion, la tuberia intermedia 4 es una tuberia sustancialmente recta. En la figura 3, se indica un eje longitudinal de la tuberia intermedia 4 mediante el numero de referencia 38.

La figura 4 es una ilustracion esquematica (no a escala) que muestra una seccion transversal de la tuberia intermedia 4 en un plano que pasa a traves del eje longitudinal 38.

En esta realizacion, la tuberia intermedia 4 se fabrica con aleacion de titanio. No obstante, en otras realizaciones, la tuberia intermedia 4 se fabrica con uno o mas tipos diferentes de material (p. ej., un tipo diferente de metal o aleacion, o una ceramica) en lugar de una aleacion de titanio o ademas de esta.

En esta realizacion, la tuberia intermedia 4 comprende un tubo exterior 40, un tubo interior 42, una primera seccion final anular 44 y una segunda seccion final anular 46.

El tubo exterior 40 es un cilindro hueco y alargado sustancialmente recto. Una longitud del tubo exterior 40 es de 280 mm. Un diametro exterior del tubo exterior 40 es de aproximadamente 35.6 mm. Un diametro interior del tubo

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exterior 40 es un diametro de 35.0 mm.

El tubo interior 42 es un cilindro hueco y alargado sustancialmente recto. Una longitud del tubo interior 42 es sustancialmente la misma que la longitud del tubo exterior 40. Un diametro exterior del tubo interior 42 es de aproximadamente 20 mm. Un diametro interior del tubo interior 42 es de 18.8 mm.

En esta realizacion, los ejes longitudinales del tubo exterior 40 y del tubo interior 42 son el mismo que el eje longitudinal 38.

En esta realizacion, los extremos del tubo interior 42 estan abiertos. Por tanto, el tubo interior 42 proporciona un conducto 48 a traves del cual un fluido, por ejemplo, un gas o un liquido, puede fluir desde un extremo del tubo interior 42 hasta el otro extremo del tubo interior 42.

En esta realizacion, el diametro interior del tubo exterior 40 es mayor que el diametro externo del tubo interior 42. Ademas, las partes finales anulares 44, 46 acoplan el tubo exterior 40 al tubo interior 42, de modo que el tubo exterior 40 y el tubo interior 42 esten separados entre si y tengan posiciones fijas uno en relacion con otro. Por tanto, el tubo exterior 40, el tubo interior 42 y las partes finales 8 definen una camara 50.

En esta realizacion, la primera seccion final anular 44 conecta entre si el tubo exterior 40 y el tubo interior 42 en un extremo de la tuberia intermedia 4. La primera seccion final anular 44 es tal, que el fluido puede no fluir desde la camara 50 al exterior del tubo exterior 40 a traves de la primera seccion final anular 44. Dicho de otro modo, la primera seccion final anular proporciona un sello hermetico frente al aire a la camara 50.

En esta realizacion, la segunda seccion final anular 46 conecta entre si el tubo exterior 40 y el tubo interior 42 en el extremo opuesto de la tuberia intermedia 4 al extremo de la tuberia intermedia 4 en el cual esta ubicado la primera seccion final anular 44. En esta realizacion, la segunda seccion final anular 46 comprende un tubo capilar 52 que conecta la camara 50 a la atmosfera fuera del tubo exterior 40, de modo que el fluido (p. ej., gases) pueda fluir, a traves del tubo capilar 52, desde dentro de la camara 50 hasta fuera del tubo exterior 40 y viceversa. En esta realizacion, el tubo capilar 52 es un tubo que tiene una seccion transversal pequena con relacion al tamano de la tuberia intermedia 4.

En esta realizacion, el tubo capilar 52 tiene un diametro de 2 mm.

En esta realizacion, el tubo interior 42 y el tubo exterior 40 estan conectados entre si unicamente por la primera y segunda seccion final anular 44, 46. Por tanto, no hay estructuras de soporte dentro de la camara 50 que conecten entre si la seccion intermedia del tubo interior 42 (es decir, la seccion del tubo interior 42 entre los extremos del tubo interior 42) y la seccion intermedia del tubo exterior 40 (es decir, la seccion del tubo exterior 40 entre los extremos del tubo exterior 40).

En el paso s8, la tuberia intermedia 4 se retira del aparato de AM 2.

En el paso s10, se evacua la camara 50, o se evacua parcialmente, de aire y/u otros gases, y se crea de ese modo un vacio, o cuasi vacio, dentro de la camara 50. En esta realizacion, los gases se evacuan de la camara 50 a traves del tubo capilar 30. En esta realizacion, los gases se evacuan de la camara 50 mediante el sellado de la tuberia intermedia 4 en una camara de vacio y la retirada de los gases de la camara de vacio utilizando una bomba de vacio.

En esta realizacion, el exceso de polvo metalico 12 dentro de la camara 50 se retira de la camara 50 a traves del tubo capilar 52 antes de la evacuacion del gas y el sellado.

En el paso s12, mientras se evacua la camara 50, o se evacua parcialmente, de gases, se sella el tubo capilar 52 de modo que haga la camara 50 hermetica frente al aire, y producir de ese modo la tuberia. El sellado del tubo capilar 52 se puede realizar utilizando cualquier proceso de sellado adecuado, tal como mediante la utilizacion de una combinacion de engaste y soldadura fuerte. Se pueden utilizar otros procesos de sellado, tales como un proceso de soldadura (p. ej., soldadura por resistencia electrica).

En esta realizacion, el tubo capilar 52 se sella de modo que se evite que el fluido fluya a la camara 50. Por tanto, se mantiene un vacio, o cuasi vacio, dentro de la camara 50.

Esto completa el proceso de fabricacion de la tuberia.

Las figuras 5 y 6 son ilustraciones esquematicas que muestran la tuberia 54. En las figuras 5 y 6, se indican caracteristicas comunes de la tuberia intermedia 4 y la tuberia final 54 con los mismos numeros de referencia.

La figura 5 es una ilustracion esquematica (no a escala) que muestra una vista en perspectiva de una realizacion de la tuberia 54 que se produce mediante la realizacion del proceso de la figura 2.

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La figura 6 es una ilustracion esquematica (no a escala) que muestra una seccion transversal de la tuberia 54 en un plano que pasa a traves del eje longitudinal 38.

En esta realizacion, la tuberia 54 se fabrica con aleacion de titanio. No obstante, en otras realizaciones, la tuberia 54 se fabrica con uno o mas tipos diferentes de material (p. ej., un tipo diferente de metal, o ceramica) en lugar de una aleacion de titanio o ademas de esta.

En esta realizacion, la camara 50 de la tuberia 54 es una camara sellada, es decir, hermetica frente al aire, que tiene como su pared de camara el tubo exterior 40, el tubo interior 42 y las secciones finales 44, 46. En esta realizacion, la camara 50 de la tuberia 54 es una camara evacuada, o evacuada parcialmente, es decir, una camara que se ha evacuado, o evacuado parcialmente, de material tal como aire. Por tanto, en esta realizacion hay un vacio o cuasi vacio en la camara 50 de la tuberia 54 entre el tubo exterior 40 y el tubo interior 42.

En una utilizacion, a modo de ejemplo, de la tuberia 54, un fluido fluye a traves del conducto tubular 48 dispuesto en el tubo interior 42. En este ejemplo, la temperatura de este fluido es mayor que una temperatura ambiente, es decir, una temperatura del entorno en el que se utiliza la tuberia 54. El vacio o cuasi vacio dentro de la camara 50 de la tuberia 54 tiende a reducir, de manera ventajosa, la transferencia de calor desde el tubo interior 42 hacia el tubo exterior 40. De manera ventajosa, la transferencia de calor desde el tubo interior 42 hacia el tubo exterior 40 mediante conveccion y conduccion tiende a reducirse significativamente.

Por tanto, el fluido que fluye a traves de la tuberia 54 esta aislado termicamente. La perdida de calor desde el fluido que fluye a traves de la tuberia 54 tiende a ser menor, de manera ventajosa, que si el fluido fluyera a traves de una tuberia convencional. La camara 50 tiende a proporcionar una conductividad termica mas baja a la tuberia 54 frente a las tuberias convencionales.

La tuberia 54 comprende, de manera ventajosa, un aislamiento termico integrado para un fluido que fluye a traves de esa tuberia 54. El fluido puede ser un liquido o un gas caliente. Muchas tuberias convencionales estan aisladas termicamente al envolver o revestir un material alrededor de la tuberia. Dichos materiales de revestimiento tienden a ser caros, voluminosos, proclives a danarse y requieren una elaboracion/utillaje importante para su fabricacion. En algunas situaciones (tal como la utilizacion a bordo de una aeronave), los materiales de revestimiento envueltos alrededor de una tuberia son proclives a danarse. Ademas, en algunas situaciones, los materiales de revestimiento presentan una fuente de calor que puede dar como resultado el encendido del combustible o aceite. Ademas, en algunas situaciones, los materiales de revestimiento se pueden contaminar con un fluido (tal como agua, aceite o combustible). Al utilizar la tuberia 54 descrita anteriormente, suele ser posible evitar la utilizacion de dichos materiales de revestimiento.

De manera ventajosa, al utilizar la tuberia 54 descrita anteriormente, se puede evitar la utilizacion de procesos de fabricacion complejos para producir materiales de revestimiento.

Ademas, la tuberia 54 descrita anteriormente tiende a ser mas segura que la utilizacion de tuberias convencionales revestidas con materiales de revestimiento convencionales.

Una ventaja adicional proporcionada por el proceso descrito anteriormente es que las partes complejas, tal como los intercambiadores de calor, se pueden producir con facilidad.

Las tuberias descritas anteriormente tienden a reducir el riesgo de fuegos en las aeronaves, simplificar el diseno de las aeronaves, reducir un numero de pasos de fabricacion, mejorar la seguridad de las aeronaves, permitir que las tuberias que transportan fluidos calientes esten situadas mas cerca de otros equipos o estructuras. Ademas, se puede reducir una firma infrarroja de la aeronave.

En las realizaciones anteriores, la tuberia es una tuberia sustancialmente recta. No obstante, en otras realizaciones, la tuberia no es una tuberia recta. Por ejemplo, la tuberia puede incluir uno o mas recodos o curvas. En algunas realizaciones, la forma de la tuberia es una espiral. En algunas realizaciones, la tuberia comprende una pluralidad de ramales, de modo que el flujo del fluido se pueda dividir entre una pluralidad de conductos diferentes. En algunas realizaciones, la tuberia puede incluir una o mas valvulas para controlar el flujo del fluido a traves de la tuberia. El proceso de AM, tal como aquellos descritos anteriormente, suele ser muy adecuado en particular para la fabricacion de estructuras complejas, tal como realizaciones de la tuberia que tienen formas relativamente complejas y/o incluyen una o mas valvulas. Los procesos de AM de fusion en lecho de polvo (tal como el descrito con mas detalle anteriormente haciendo referencia a las figuras 1 y 2) suele ser muy adecuado en particular para la fabricacion de estructuras complejas, tal como realizaciones de la tuberia que tienen formas relativamente complejas y/o incluyen una o mas valvulas.

En algunas realizaciones, estan unidas entre si una o mas tuberias para formar un sistema de tuberias.

En las realizaciones anteriores, la tuberia comprende un unico tubo interior. No obstante, en otras realizaciones, la tuberia comprende una pluralidad de tubos interiores. Cada uno de los tubos interiores puede proporcionar un

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conducto a traves del cual puede fluir un fluido, tal como se describe anteriormente. Los tubos interiores se pueden separar uno de otro mediante la camara evacuada. Cada uno de los tubos interiores se puede separar del tubo exterior mediante la camara evacuada. Preferentemente, cada uno de los tubos interiores esta conectado unicamente al tubo exterior en sus extremos. El proceso de AM, tal como aquellos descritos anteriormente, suele ser muy adecuado en particular para la fabricacion de estructuras complejas, tal como las realizaciones de la tuberia que incluyen una pluralidad de tubos interiores separados. Los procesos de AM de fusion en lecho de polvo suelen ser muy adecuados en particular para la fabricacion de estructuras complejas, tal como las realizaciones de la tuberia que incluyen una pluralidad de tubos interiores separados.

En las realizaciones anteriores, el tubo exterior esta conectado al tubo interior a traves de las secciones finales. No obstante, en otras realizaciones, la tuberia incluye una estructura diferente para conectar el tubo exterior al tubo interior en lugar de las secciones finales o ademas de estas. Por ejemplo, en algunas realizaciones, unos pilares de soporte dentro de la camara acoplan el tubo exterior al tubo interior. Ademas, por ejemplo, en algunas realizaciones, una reticula o estructura de soporte con forma de panal de abeja acopla el tubo exterior al tubo interior. Dichas estructuras de soporte tienden a aumentar, de manera ventajosa, la resistencia de la tuberia. Dichas estructuras de soporte tienden a reducir la probabilidad de que se dane la tuberia. No obstante, en algunas realizaciones, la inclusion de dicha estructura de soporte puede aumentar la conductividad termica de la pared de la tuberia y el peso de la tuberia.

En las realizaciones anteriores, la camara se extiende a lo largo de sustancialmente toda la longitud de la tuberia. No obstante, en otras realizaciones, la camara no se extiende a lo largo de toda la longitud de la tuberia.

En las realizaciones anteriores, se evacuan los gases de la camara (p. ej., aire) de modo que se proporcione un vacio o cuasi vacio dentro de la camara sellada. No obstante, en otras realizaciones, en lugar de ser evacuada, la camara se llena con un material de aislamiento termico tal como una espuma termoestable o un fluido (tal como un gas) con una conductividad termica relativamente baja (p. ej., con relacion al entorno en el que se utiliza la tuberia y/o con relacion al material a partir del cual se fabrica la tuberia). En dichas realizaciones, el tubo exterior se puede fabricar con un plastico. En algunas realizaciones, la camara se llena con un “material de cambio de fase”. Tal como un material de cambio de fase que se mantiene dentro de la camara que puede cambiar de estado (p. ej., de solido a liquido) mediante la absorcion de energia del fluido que fluye a traves de la tuberia interior, y evitar de ese modo que se escape calor desde la tuberia. Dicho material de cambio de fase puede actuar como un regulador termico o un dispositivo de seguridad temporal.

En las realizaciones anteriores, la tuberia es para transportar fluidos, por ejemplo, liquidos o gases calientes. No obstante, en otras realizaciones, la tuberia puede ser un conducto a traves del cual se puede pasar, por ejemplo, un cable de instrumentacion, un sensor de presion/una sonda de temperatura, un dispositivo optico, etc. El aislamiento del dispositivo que pasa a traves de la tuberia se puede utilizar para controlar la eficacia de ese dispositivo.

En las realizaciones anteriores, el objeto producido es una tuberia. No obstante, en otras realizaciones, el objeto es un tipo diferente de objeto (es decir, un objeto distinto a una tuberia). Por ejemplo, el objeto puede ser un recipiente para contener fluidos.

En algunas realizaciones, una pared de la camara, tal como la superficie externa del tubo interior y/o la superficie interna del tubo exterior tienen un bano plateado o son especulares para reflejar el calor que se transmite por radiacion a traves de la camara desde el tubo interior. Dicha superficie con un bano plateado se puede depositar durante el proceso de AM. Como alternativa, despues de que se haya producido la tuberia intermedia, y antes de la evacuacion de la camara, se puede aplicar un recubrimiento reflectante a las paredes interiores de la camara, o se pueden procesar las paredes internas de la camara (p. ej., mecanizado quimico o ataque acido) de modo que se haga la superficie interna de la camara mas reflectante.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Un metodo de fabricacion de un componente para aeronaves (54), donde el metodo comprende:

realizar, mediante un aparato de fabricacion aditiva (2), un proceso de fabricacion aditiva para formar un objeto inicial (4), donde el objeto inicial (4) comprende:

un tubo interior (42) que comprende un primer extremo, un segundo extremo, opuesto al primer extremo y una primera seccion intermedia, entre el primer extremo y el segundo extremo;

un tubo exterior (40) que comprende un tercer extremo, un cuarto extremo, opuesto al tercer extremo, y una segunda seccion intermedia, entre el tercer extremo y el cuarto extremo; donde

el tubo interior (42) esta dentro del tubo exterior (40);

el tubo interior (42) y el tubo exterior (40) se acoplan entre si de tal manera que unicamente se acoplan entre si el primer extremo y el tercer extremo, y se acoplan entre si el segundo extremo y el cuarto extremo, y tal que la primera seccion intermedia y la segunda seccion intermedia esten separadas y no conectadas directamente entre si; y

hay una camara (50) entre la primera seccion intermedia y la segunda seccion intermedia, donde la camara (50) tiene una abertura de la camara (52);

crear, dentro de la camara (50), a traves de la abertura de la camara (52), unas condiciones predeterminadas; y

posteriormente, sellar la abertura de la camara (52) de modo que se mantengan, dentro de la camara (50), las condiciones creadas y producir de ese modo el componente para aeronaves (54).
2. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, donde el metodo comprende ademas llenar la camara con un material de cambio de fase, estando configurado el material de cambio de fase para cambiar de estado al absorber energia de un fluido que fluye a traves del tubo interior.
3. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, donde una superficie externa del tubo interior y la superficie interna del tubo exterior tienen un bano plateado o son especulares.
4. Un metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, donde

el objeto inicial (4) comprende ademas una primera seccion anular (44) y una segunda seccion anular (46); la primera seccion anular (44) conecta entre si el primer extremo y el tercer extremo; la segunda seccion anular (46) conecta entre si el segundo extremo y el cuarto extremo; y

el tubo interior (42) y el tubo exterior (40) se conectan entre si unicamente mediante la primera seccion anular (44) y la segunda seccion anular (46).
5. Un metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde el componente para aeronaves (54) es una tuberia, y se permite fluir un fluido a traves del tubo interior (42).
6. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 5, donde la tuberia no es recta.
7. Un metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, donde el objeto inicial (4) comprende ademas al menos un tubo interior adicional, donde cada tubo interior adicional se acopla al tubo exterior (40) de modo que al menos parte de ese tubo interior adicional este dentro de al menos parte del tubo exterior (40), y de modo que la camara (50) este entre el tubo exterior (40) y la o las partes de ese tubo interior adicional que esta dentro del tubo exterior (40).
8. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 7, donde:

cada tubo interior adicional comprende unos extremos opuestos respectivos y una seccion intermedia entre esos extremos; y

para cada tubo interior adicional, unicamente los extremos de ese tubo interior adicional se acoplan al tubo exterior (40), de modo que las secciones intermedias de los tubos interiores adicionales no esten conectadas directamente a la segunda seccion intermedia.
9. Un metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, donde:

el paso de creacion comprende evacuar, al menos parcialmente, la camara (50); y el paso de sellado se realiza de modo que la camara (50) sea hermetica frente al aire.
10. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 9, donde el paso de evacuar la camara (50) se realiza de modo 5 que se evacue totalmente la camara (50).
11. Un metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, donde:

el paso de creacion comprende llenar, al menos parcialmente, la camara (50) con una cantidad de material; y

el paso de sellado se realiza de modo que se evite el movimiento del material de la camara (50).

10 12. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 11, donde el material tiene una conductividad termica baja.
13. Un metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, donde el proceso de fabricacion aditiva es un proceso de fusion en lecho de polvo.
14. Un metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, donde la abertura de la camara (52) es un tubo capilar que tiene una seccion transversal relativamente pequena.

15 15. Un componente para aeronaves (54) fabricado utilizando un metodo de acuerdo con cualquiera de las

reivindicaciones 1 a 14.