El proyecto europeo InShaPe impulsa la fabricación aditiva de metales con un gran avance en eficiencia, asequibilidad y sostenibilidad

____ KRAILLING, ALEMANIA, 24 DE JULIO DE 2025

 

Se ha multiplicado por seis la productividad, se han reducido a la mitad los costes de producción, se han reducido significativamente el consumo energético y el desperdicio de material, y se ha mejorado la calidad de los componentes: el proyecto de investigación InShaPe, financiado por la UE, ha publicado unas cifras impresionantes. Durante los últimos tres años, el consorcio ha desarrollado un nuevo enfoque de optimización de procesos que combina el « beam shaping » basado en inteligencia artificial con la imagen multiespectral (MSI) en el proceso de fabricación aditiva por fusión en lecho de polvo de metales mediante láser (PBF-LB/M). El objetivo del proyecto era mejorar significativamente la eficiencia, la viabilidad económica y la sostenibilidad de este proceso de fabricación. Los socios del proyecto han probado con éxito estas innovaciones en cinco demostradores industriales complejos en la industria aeroespacial, el sector energético y la ingeniería mecánica. La Cátedra de Fabricación Aditiva por Láser de la Universidad Técnica de Múnich (TUM) coordinó el proyecto, en colaboración con otros diez socios de ocho países. Financiado por la Unión Europea, InShaPe recibió 7,2 millones de euros del programa marco «Horizonte Europa».

El método de fabricación aditiva (FA) conocido como «fusión de metales en lecho de polvo mediante láser» es hoy en día una tecnología fundamental para la producción de piezas metálicas complejas. Sin embargo, los perfiles rígidos del rayo láser y una supervisión insuficiente del proceso suelen generar problemas durante el proceso de fusión, lo que puede provocar defectos en el material y detener la producción. Esto da lugar a desperdicios y a un mayor consumo de energía, lo que encarece los costes de producción y ralentiza el proceso de fabricación. El consorcio responsable del proyecto de la UE InShaPe asumió estos retos e investigó un nuevo enfoque que combina el « beam shaping » basado en la inteligencia artificial y la obtención de imágenes multiespectrales.

Productividad seis veces mayor: el nuevo proceso de fabricación destaca en la práctica

Los socios del proyecto InShaPe han aportado importantes mejoras de productividad al proceso PBF-LB/M. En una serie de aplicaciones industriales, han logrado aumentos de productividad de más del 600% (6,2 veces), incluidas tasas de fabricación de hasta 93,3 cm³/h en componentes que utilizan Inconel 7181. La tasa de fabricación inicial era de 15 cm³/h. Al mismo tiempo, el consorcio redujo los costes en un 50%, alcanzando un importante objetivo del proyecto.

Los socios del proyecto demostraron la innovación que supone la tecnología de imagen por espectroscopia de espectrómetro de barrido ( beam shaping ) y la imagen multiespectral (MSI) en cinco aplicaciones industriales: un impulsor para el sector aeroespacial (Inconel 718), una pieza de una turbina de gas industrial (Inconel 718), una pieza de una cámara de combustión utilizada en el espacio (CuCrNb), una culata de motor de motosierra (AlSi10Mg) y componentes para antenas de satélite utilizados en las comunicaciones espaciales.

 

1 El Inconel 718 es una superaleación a base de níquel-cromo cuyas características son una gran resistencia y resistencia a la corrosión y al calor. Se utiliza con frecuencia para componentes expuestos a altas temperaturas y presiones o entornos corrosivos, como los que se encuentran en aplicaciones aeroespaciales.

 

Demostrador de fase inicial de InShaPe (material: IN718) © Frederik Watzka

beam shaping o basado en IA en combinación con imágenes multiespectrales

Las tecnologías inteligentes de « beam shaping » y de imágenes multiespectrales funcionan en estrecha armonía para lograr un proceso de « FA » (soldadura por haz de láser) muy mejorado. El perfil del haz láser se adapta específicamente al componente y a su geometría y material concretos. Esto mejora la calidad del componente y agiliza el procesamiento, evitando problemas como grietas, salpicaduras y condensación que, de otro modo, darían lugar a la necesidad de reelaboraciones y/o generarían residuos. Los investigadores de InShaPe descubrieron que un perfil de haz en forma de anillo —en combinación con estrategias de barrido optimizadas— funciona especialmente bien para una amplia gama de aplicaciones. En lugar de utilizar un haz gaussiano, modularon el haz para distribuir su intensidad en un perfil en forma de anillo con el fin de generar el baño de fusión. Esto produce una zona de fusión más estable y un procesamiento del material más uniforme.

Paralelamente, el nuevo sistema de imágenes multiespectrales capta señales en varios rangos de longitud de onda y supervisa el proceso PBF-LB/M en tiempo real. De este modo, los cambios térmicos en el baño de fusión pueden detectarse en una fase temprana. Los datos registrados fluyen directamente a la gestión del proceso. Los defectos que antes paralizaban la producción o obligaban a retocar las piezas pueden corregirse ahora, lo que permite continuar el proceso sin grandes retrasos.

Pieza de turbina de gas industrial para el sector energético (material: IN718) © Frederik Watzka

Introducción industrial pionera para la producción en serie

En resumen, este enfoque innovador supone un importante paso adelante en el camino hacia la producción industrial en serie con PBF-LB/M. La combinación de la tecnología « beam shaping » y el control de procesos MSI da como resultado una masa fundida más estable, lo que reduce una fuente de defectos y garantiza un uso de la energía más específico y menos intensivo en recursos. Como resultado, se pueden fabricar piezas metálicas complejas con mayor rapidez, a un menor coste y de forma más sostenible, al tiempo que mejora la calidad y aumenta significativamente la productividad. InShaPe allana así el camino para una introducción industrial más rápida de la tecnología « beam shaping » basada en IA y del control de procesos MSI, lo que refuerza el progreso tecnológico en FA, especialmente para los sectores aeroespacial, energético y de la automoción. «El interés académico e industrial por nuestro trabajo es muy elevado. Estamos encantados de que esta tecnología se utilice pronto en sistemas industriales e impulse avances en el control de procesos, el aseguramiento de la calidad y las capacidades de aplicación en una amplia gama de sectores», comentó la coordinadora de InShaPe, la profesora Katrin Wudy, de la Facultad de Ingeniería y Diseño de la Universidad Técnica de Múnich.

Dispositivos de combustión para aplicaciones espaciales (material: CuCrNb) © Frederik Watzka

Sobre el proyecto europeo InShaPe

Financiado por la Unión Europea, el proyecto InShaPe se puso en marcha en junio de 2022. A finales de mayo de 2025, había recibido 7,2 millones de euros de financiación de Horizonte Europa, el Programa Marco de Investigación e Innovación de la UE. El objetivo del proyecto era mejorar la eficiencia, la viabilidad económica y la sostenibilidad de la fusión de metales en lecho de polvo por láser y convertirla en una tecnología de producción comercialmente extendida. El proyecto lo llevó a cabo la Universidad Técnica de Múnich con otros diez socios de Alemania, Francia, Israel, Italia, Países Bajos, Suecia, Eslovenia y España. El proyecto fue dirigido por la Profesora Katrin Wudy, Directora de la Cátedra de Fabricación Aditiva por Láser de la Universidad Técnica de Múnich.

Rodete para aplicaciones espaciales (material: IN718) © Frederik Watzka

Descargas

Perfil de InShaPe

 

Nombre del proyecto: InShaPe (Acuerdo de subvención n.º 101058523) – Fabricación aditiva sostenible mediante la aplicación de un sistema de control de procesos innovador beam shaping
Duración: 06/2022 – 05/2025
Coordinación: Universidad Técnica de Múnich, Alemania
Socios del proyecto:
Aenium Engineering, España
AMEXCI, Suecia
Bavarian Research Alliance GmbH, Alemania
BEAMIT Group, Italia
Universidad Tecnológica de Eindhoven, Países Bajos
EOS GmbH Electro Optical Systems,Alemania
IMT, Instituto de Metales y Tecnología, Eslovenia
Oerlikon FA Europe GmbH, Alemania
SILIOS Technologies, Francia
Technion – Instituto Tecnológico de Israel, Israel

Coordinadora del proyecto: Prof. Dr-Ing. Katrin Wudy, Universidad Técnica de Munich
Programa: Horizonte Europa
Importe total de la financiación: 7,2 millones de euros
Financiación: Unión Europea

Este proyecto ha recibido financiación del programa de investigación e innovación Horizonte Europa de la Unión Europea en virtud del acuerdo de subvención nº 101058523. No obstante, los puntos de vista y opiniones expresados son exclusivamente los del autor o autores y no reflejan necesariamente los de la Unión Europea. Ni la Unión Europea ni la autoridad que concede la subvención pueden ser consideradas responsables de las mismas.

Contacto para la prensa:
Coordinadora del proyecto:
Prof. Dr.-Ing. Katrin Wudy
Escuela de Ingeniería y Diseño de la TUM
Cátedra de Fabricación Aditiva por Láser
Universidad Técnica de Múnich
Tel: +49 (89) 289 - 55320
Correo electrónico: katrin.wudy@tum.de
www.mec.ed.tum.de/en/lbam/home/

Acerca de EOS

 

EOS proporciona soluciones de fabricación responsable mediante tecnologías de impresión 3D industrial a organizaciones de todo el mundo. Desde 1989, EOS ha dado forma al futuro de la fabricación, permitiendo a sus clientes innovar y diferenciarse a través de la orientación de expertos, tecnología y servicios, aprovechando sus asociaciones industriales de fabricación aditiva de extremo a extremo (FA). Desde la estrategia a la formación y la producción, EOS es el socio líder mundial en soluciones de FA de metal y polímero, que acelera el tiempo de comercialización de sus clientes gracias a la eficiencia de la producción de alta calidad y las soluciones sostenibles.

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