La investigación mejora los perfiles especiales de acero inoxidable

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9 de diciembre de 2025 19:47
Robert Klatt

Los perfiles especiales de acero inoxidable resisten bien las tensiones mecánicas y tienen una alta resistencia a la corrosión y a la temperatura. Por tanto, son duraderos y requieren poco mantenimiento. En áreas donde una larga vida útil y resistencia son particularmente importantes, como la construcción de grandes proyectos de infraestructura, los perfiles de acero inoxidable son un componente esencial. Por ello, la investigación trabaja para mejorar continuamente los perfiles especiales fabricados en acero inoxidable, incluso mediante aleaciones más eficientes y nuevos procesos de fabricación.

Berlín (Alemania). En las últimas décadas, el sector de la construcción apuesta en muchos ámbitos principalmente por las clásicas vigas laminadas de acero y vigas laminadas de hormigón (WiB). Sin embargo, los perfiles de acero inoxidable se utilizan cada vez más en zonas especialmente solicitadas debido a las mejores propiedades del material. Estos componentes de acero inoxidable formados longitudinalmente están disponibles con diferentes secciones transversales (p. ej. L, U, T, I, tubo cuadrado, rectángulo) y en las llamadas geometrías especiales, que se adaptan perfectamente a la función deseada y a su carga específica. Empresas como Montanstahl AG de Stabio en Suiza fabrican estos perfiles especiales a partir de aleaciones de alta calidad, según la geometría y el tamaño del lote, mediante laminación en caliente, extrusión en caliente, soldadura láser, estirado en frío, laminación en frío y plegado mecánico.

En el ámbito empresarial, los perfiles especiales de acero inoxidable son populares principalmente por su durabilidad, resistencia a la corrosión y libertad de diseño. La alta resiliencia y flexibilidad del material permiten que perfiles especiales de acero inoxidable soporten cargas pesadas y rigidicen los edificios. Teniendo en cuenta las diferentes posibilidades de uso, los perfiles especiales de acero inoxidable también son el centro de la investigación, que en el marco de diversos proyectos estudia cómo hacer que los componentes sean aún más ligeros, más robustos, más económicos y más sostenibles.

Altas exigencias de diferentes industrias.

Según los científicos involucrados, es fundamental comprender los escenarios de aplicación de perfiles especiales de acero inoxidable para poder alinear los proyectos de investigación y sus objetivos en consecuencia. La arquitectura utiliza perfiles de acero inoxidable principalmente para poder cumplir con los exigentes requisitos de sus clientes en cuanto a secciones delgadas y superficies visibles, manteniendo al mismo tiempo una alta durabilidad y bajos intervalos de mantenimiento. Los arquitectos valoran los componentes de acero inoxidable principalmente por su combinación de capacidad de carga, apariencia y durabilidad.

En el sector energético, por ejemplo en el desarrollo de sistemas solares flotantes, que según un estudio del Instituto Fraunhofer para Sistemas de Energía Solar ISE (Fraunhofer ISE) en Alemania podrían alcanzar una potencia máxima de 45 gigavatios (GW), los perfiles especiales de acero inoxidable son especialmente populares porque son resistentes a la corrosión y a la temperatura y también pueden soportar cargas cambiantes, por ejemplo debido a las fluctuaciones de la velocidad y dirección del viento.

Los perfiles de acero inoxidable también se han convertido en una parte indispensable de los proyectos de infraestructura modernos, como puentes y estructuras de tráfico. Estos grandes proyectos de construcción deben soportar décadas de estrés mecánico y también están influenciados por la corrosión, la sal de las carreteras y otros factores. Además, deberían durar décadas y aun así no resultar demasiado caras. Por eso se utilizan principalmente perfiles de acero inoxidable dúplex, que son fuertes y resistentes a la corrosión y, por lo tanto, permiten una larga vida útil con costes manejables.

Mayor innovación de materiales a través de aleaciones más eficientes, etc.

Las innovaciones en perfiles especiales de acero inoxidable surgen a menudo del desarrollo del material de partida, es decir, el acero. La atención científica se centra en clases de acero inoxidable diseñadas para entornos específicos, como perfiles dúplex de alta resistencia o aleaciones de acero inoxidable con cualidades ferríticas particularmente buenas, que al mismo tiempo apenas permiten pasillos y secciones transversales que aprovechen el material. Un ejemplo práctico son los nuevos perfiles de acero inoxidable que, gracias a su resistencia, pueden soportar de forma duradera las elevadas cargas mecánicas de un puente, aunque el espesor de su pared se haya reducido considerablemente.

En el ámbito de las innovaciones de materiales, varios proyectos de investigación de renombre también utilizan los llamados conceptos compuestos, en los que se combinan acero inoxidable de alta calidad y acero estructural económico en perfiles de acero. En estos componentes se utiliza acero inoxidable en secciones expuestas a la corrosión, mientras que el acero estructural, mucho más económico, garantiza la capacidad de carga del componente y mantiene sus costes bajos. Un proyecto actual de la Unión Europea (UE) en esta área está investigando aceros bimetálicos recubiertos con acero inoxidable por ambas caras con el objetivo de crear nuevos estándares de optimización.

Dado que se espera que en las próximas décadas la economía del hidrógeno se amplíe considerablemente y que allí también se utilicen perfiles especiales de acero inoxidable, la ciencia ya trabaja en aleaciones innovadoras de acero inoxidable y nuevos métodos de prueba. Esto es necesario porque los átomos de hidrógeno se difunden en el acero, especialmente a alta presión y altas temperaturas. Esto puede hacer que el material sea más quebradizo y provocar fallas retardadas.

Investigación de procesos para perfiles de acero inoxidable más ligeros y precisos

Además de las nuevas aleaciones de acero inoxidable, la ciencia también trabaja en nuevos procesos de fabricación cuyo objetivo es hacer que los perfiles de acero inoxidable sean más ligeros y precisos. Universidades e institutos de renombre como el Instituto Fraunhofer de Máquinas Herramientas y Tecnología de Conformado IWU (Fraunhofer IWU), así como empresas líderes como Montanstahl, investigan en este ámbito.

Una de las áreas clave de la investigación de procesos es la transformación del perfilado desde la producción en masa hasta la fabricación de perfiles precisa y adaptable. Los andamios se combinan con un servoaccionamiento, un control de temperatura integrado y un enfoque asistido por robot para poder producir perfiles especiales de acero inoxidable con carga optimizada. Los estudios de simulación (FEM) y de la cadena de procesos garantizan que los componentes deseados puedan fabricarse con tolerancias mínimas.

Para poder producir perfiles cerrados de acero inoxidable con alta precisión, la investigación también está trabajando en el llamado hidroconformado (conformado interno a alta presión/IHU), un método de fabricación en el que el acero inoxidable se puede prensar en una forma compleja utilizando una presión extremadamente alta dentro de un líquido. El hidroconformado permite producir perfiles de acero inoxidable ligeros y complejos sin incurrir en costes excesivos de herramientas y materiales.

Además de las innovaciones directas en los procesos de fabricación, las mejoras en la investigación de procesos también garantizan una calidad cada vez mayor de los perfiles de acero inoxidable. En particular, los nuevos métodos de medición, que pueden registrar con precisión las tensiones residuales, la recuperación elástica y los límites de conformación, contribuyen significativamente a una mayor calidad, ya que los datos obtenidos en combinación con la simulación por ordenador permiten una planificación precisa de la producción, incluso para perfiles complejos de acero inoxidable.

Enfoques de fabricación aditiva e híbrida para perfiles especiales de acero inoxidable

Las técnicas de fabricación aditiva, entre las que se incluye la conocida impresión 3D, también son relevantes en el contacto de perfiles especiales de acero inoxidable. Sin embargo, según el estado actual de la investigación, en el futuro no sustituirán los procesos de fabricación convencionales, sino que los complementarán específicamente. Particularmente relevante desde el punto de vista económico es el principio de la construcción híbrida, en la que los componentes de acero producidos convencionalmente se mejoran mediante aplicaciones de aditivos, por ejemplo mediante refuerzos locales que aumentan la estabilidad en posiciones particularmente solicitadas.

En el interés de la investigación adquieren cada vez más importancia los llamados sistemas bimetálicos, en los que un núcleo de acero está protegido por revestimientos a base de acero inoxidable. Como parte de la iniciativa de investigación Horizonte Europa, destacados científicos no sólo están investigando la producción de estos materiales, sino también cómo pueden producir sistemas bimetálicos resistentes optimizando las tensiones residuales y la fuerza de unión. En el futuro, estas innovaciones probablemente también se utilizarán en perfiles especiales de acero inoxidable.

Sostenibilidad mediante una producción de acero climáticamente neutra y materiales reciclables

Además de las innovaciones técnicas, cuyo objetivo principal es mejorar las propiedades del material y la rentabilidad de los perfiles especiales de acero inoxidable, la ciencia también trabaja para reducir el impacto medioambiental y climático del material. La atención se centra en reducir las emisiones de la producción de acero. La sostenibilidad también se puede optimizar en el caso de perfiles especiales de acero inoxidable en el propio producto, por ejemplo mediante un ahorro específico de material manteniendo al mismo tiempo la misma resistencia.

Los investigadores del Fraunhofer IWU explican que las secciones transversales con carga optimizada son especialmente importantes porque ahorran masa. Empresas como Montanstahl también utilizan procesos de fabricación precisos para garantizar que en la producción de perfiles especiales de acero inoxidable se reduzcan continuamente los residuos y, por tanto, que los componentes sean cada vez más sostenibles. También son cruciales las aleaciones de acero inoxidable respetuosas con el reciclaje, que combinan una alta calidad del material con una reutilización constante. Idealmente, esto permitiría una economía circular en la que los viejos perfiles especiales de acero inoxidable que ya no se utilizan se reutilizan y apenas se necesita producir acero inoxidable nuevo.

El arte de la ingeniería suiza combina investigación e industria

En resumen, está claro que todavía quedan amplias oportunidades de investigación y optimización en el ámbito del acero inoxidable y la producción de componentes como, por ejemplo, perfiles especiales. Para llevar estas innovaciones de la ciencia a la industria, es fundamental que las universidades, los institutos de investigación y las empresas trabajen juntos. Un ejemplo de ello es Montanstahl, un fabricante de perfiles especiales y especiales de acero inoxidable y acero al carbono, que ya combina la lógica industrial en serie con la producción personalizada. La empresa suiza es conocida en el sector principalmente por sus grandes inversiones en tecnologías de fabricación innovadoras, con las que ha respondido a la demanda cada vez mayor de perfiles individuales de acero inoxidable.

Como explican los expertos de Montanstahl, la precisión es especialmente importante cuando se trata de perfiles de acero inoxidable. Esto lo consigue, entre otras cosas, gracias a su tecnología de soldadura láser de “bajo impacto”, que permite producir componentes prepulidos en perfiles especiales sin causar daños visibles a las superficies de los perfiles de acero inoxidable. Los clientes también valoran a la empresa por su gran flexibilidad, que permite obtener perfiles de acero con la geometría y la calidad del material deseadas según el proyecto.

Montanstahl también es consciente de su responsabilidad ecológica ante las crecientes emisiones de CO₂, que, según un estudio de la Universidad de Exeter y la Universidad Ludwig Maximilian de Munich (LMU), alcanzarán un nuevo récord en 2025. Por ello, la empresa está implementando medidas para reducir sus emisiones y también mejorando su sostenibilidad a través de otras medidas, como el reciclaje del agua de proceso.

Fuentes:

Comunicado de prensa de Instituto Fraunhofer de Máquinas Herramienta y Tecnología de Conformación IWU (IWU Fraunhofer)

página del proyecto de la unión Europea (UE)