Investigador Ikerbasque: Frank Girot
Trabajamos en nuevos procesos que permiten abaratar costes dando un salto tecnológico
Su investigación se centra en la optimización y simulación de los procesos industriales, ¿qué significa esto?
Una de mis líneas de investigación está enfocada en los procesos de fabricación para los sectores aeronáutico, de automoción y del transporte en general. Se trata de mejorar los procesos actuales basados en técnicas de mecanizado, soldadura, conformado, fundición ... Actualmente me centro más en las dos primeras familias. Son sectores importantes para la industria vasca (máquina herramienta y PYMES de subcontratación), así que aquí he encontrado el entorno que echaba de menos en Francia.
Los estudios que desarrollamos en el Equipo de Fabricación de Alto Rendimiento del Departamento de Ingeniería Mecánica de la ETSI de Bilbao (UPV/EHU) pretenden mejorar los procesos de mecanizado optimizando las condiciones de corte y las herramientas, desarrollar modelos de simulación a diferentes escalas para predecir la formación de la viruta, los esfuerzos de corte, las temperaturas alcanzadas por la herramienta, el desgaste de la herramienta, pero también el comportamiento dinámico durante el mecanizado (fenómenos de chatter o de vibraciones), la geometría de la superficie y las tensiones residuales generadas por el mecanizado y validar experimentalmente estos resultados.
Trabajamos también en nuevos procesos que permitan abaratar costes dando un salto tecnológico. Por ejemplo estamos desarrollando técnicas de mecanizado en seco para aleaciones de aluminio, de titanio, fundiciones ADI, materiales compuestos tanto a nivel de optimización de las condiciones de corte como en el desarrollo de nuevas geometrías de herramientas. Eliminar los fluidos de corte es una meta difícil pero que puede generar ahorros importantes (15 a 30% del precio de una pieza en el sector aeronáutico; 7 a 15% en el sector automoción) y que entra en el desarrollo sostenible de la industria, ya que elimina los fluidos pero también las operaciones de lavado o desgrasado de las piezas cuyos efluentes hay que reciclar igualmente. El impacto sobre los operarios es también importante, puesto que se han listado más de 100 enfermedades asociadas al uso de los lubricantes o a los productos de limpieza de las piezas mecanizadas.
Asimismo, otra línea de investigación es la aplicación de las nanotecnologías a los procesos industriales, ¿Cuáles son los objetivos de esta investigación?
Como acabo de expresarlo, un elemento importante del proceso de mecanizado es la herramienta de corte. En este sentido, desarrollos importantes se van a producir en el futuro tanto a nivel de los materiales para las herramientas como a nivel de los recubrimientos. Es aquí donde las nanotecnologías tienen mucho futuro.
Actualmente, las herramientas en metal duro están realizadas por pulvimetalurgia a partir de partículas inferiores a la micra. A menor tamaño de grano, mejores prestaciones tiene la herramienta (resistencia a ruptura, resistencia al desgaste, tenacidad ...). Así que la tendencia es de utilizar nanopartículas para fabricar las nuevas herramientas de corte con los problemas de mezcla de nanopartículas de distintos tipos para obtener un material base homogéneo.
Por otro lado, es necesario también poder desarrollar recubrimientos muy finos pero resistentes al desgaste y adherentes al metal duro. La solución reside en nanorrecubrimientos donde los cristales del recubrimiento tenga unas decenas de manómetros de diámetro en espesores de una o dos micras. Este tipo de recubrimiento, no modifica la geometría de la herramienta sobre todo el radio del filo de corte y permite mejorar el comportamiento de la herramienta.
Otra línea interesante reside en el acabado de las herramientas (filo de corte) utilizando técnicas como el láser femtosegundos para poder transformar unos cientos de manómetros de la superficie de la herramienta y así mejorar su comportamiento en servicio.
Estamos a la víspera de avances importantes en estas tres líneas.
Usted se ha incorporado recientemente a la UPV/EHU como profesor de Ikerbasque. ¿Qué le ha aportado su nueva posición a su carrera científica?
Para mi ha sido un nuevo reto que me ha permitido hacer un balance de lo hecho hasta ahora y enfocar mis líneas de investigación hacia nuevas metas. Hoy estoy desarrollando mucho más temas de simulación, de fabricación ecológica y sostenible, de aplicación de nanotecnologías al sector del mecanizado, temas que me parecen ser importantes para el sector industrial de la CAPV de cara al futuro. Estas nuevas condiciones de trabajo me permiten publicar más y ser más reconocido por mis aportaciones a la comunidad científica y al mundo industrial.
En docencia, me he concentrado en temas punteros en mecanizado para un público de último curso de carrera de Ingeniería Industrial, del aula de Máquina Herramienta desarrollada por el departamento de Ingeniería Mecánica de la ETSI de Bilbao (UPV/EHU) o del Master de investigación; es decir, grupos reducidos de estudiantes pero con mucho interés en estos temas.
El entorno industrial e institucional es también mucho más favorable y me permite desarrollar mis ideas a través de proyectos con empresas. La información circula mejor y las asociaciones son más activas (sobre todo el grupo vasco de la plataforma Manufuture).
Las condiciones son inmejorables para mi desarrollo personal y profesional.
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