La cadena de suministro de titanio para la industria aeroespacial pasa por Rusia

La terrible guerra en Ucrania y las sanciones posteriores impuestas a muchas organizaciones rusas han planteado dudas sobre las posibles vulnerabilidades de la cadena de suministro. Si bien Rusia es principalmente un exportador de recursos como petróleo, gas y metales, un mercado en el que es un jugador dominante es el de titanio y piezas forjadas de titanio. Mucha gente se está dando cuenta de las posibles consecuencias de una interrupción a largo plazo en el flujo de estos materiales críticos.

El titanio y las aleaciones de titanio tienen propiedades únicas: son livianos y tienen una relación muy alta entre resistencia y peso. Su densidad suele ser alrededor del 60% de la del acero. Soportan altas temperaturas, y tienen una alta resistencia a la corrosión. Estas propiedades han hecho que el metal se use ampliamente en la industria aeroespacial, recipientes y tuberías de procesamiento químico, componentes de plantas de energía, plantas de desalinización y aplicaciones médicas como implantes y dispositivos quirúrgicos. Las aleaciones de titanio también se utilizan en equipos deportivos como cabezas de palos de golf, bicicletas y equipos de deportes de invierno como patines de trineo. Por separado, el dióxido de titanio es el pigmento principal de la pintura blanca y también se usa en papel, plásticos y cosméticos.

Las piezas forjadas de aleaciones de titanio son particularmente importantes en aeroestructuras y motores. Dos características especiales del metal lo hacen particularmente atractivo para aviones compuestos avanzados como el Boeing 787 y el Airbus A350XWB. La primera es que es menos probable que cause corrosión galvánica cuando se une a piezas de plástico reforzado con fibra de carbono (CFRP) como la carrocería y los paneles laterales o las superficies de control. La corrosión galvánica ocurre cuando dos metales diferentes se conectan entre sí y los electrones pueden fluir y hacer que los metales se corroan. Las fibras de carbono en los CRFP son eléctricamente conductoras, por lo que unirlas a las aleaciones de aluminio hace que tanto el metal como el compuesto sean vulnerables al deterioro. Las aleaciones de titanio son resistentes a esto. La segunda propiedad atractiva es que los coeficientes térmicos de expansión del titanio son muy similares a los de los CFRP. Esto es importante porque los aviones pasan por grandes cambios de temperatura durante los ciclos normales de vuelo. Las aleaciones de titanio representan aproximadamente el 15% del peso del fuselaje del Boeing 787. En el Airbus A350XWB, es alrededor del 14% y se utiliza en el tren de aterrizaje, pilones, accesorios, marcos de puertas, marcos y otras partes.

Dos minerales, la ilmenita y el rutilo, son las principales fuentes de titanio, y el primero representa el 90 % de la producción. El primer paso es convertir el mineral en esponja de titanio. Estados Unidos, Rusia, Kazajstán, Ucrania, Japón y China producen esponja de titanio.

VSMPO-AVISMA Corporation es el mayor productor de titanio del mundo. Se encuentra en Verkhnyaya Salda, Rusia, a unos 1,800 km al este de Moscú ya unos 550 km de la frontera con Kazajstán. Produce esponja de titanio y la convierte en lingotes. Estos lingotes se convierten a su vez en palanquillas o desbastes. Los lingotes se fabrican en una amplia variedad de formas, incluidos tubos, discos y anillos, así como piezas forjadas.

Forja de titanio

La forja es un proceso de fabricación que fortalece los metales. Utiliza fuerzas de compresión para alinear la estructura de grano metálico con la forma de la pieza. Por lo general, esto se hace a altas temperaturas precisas, según el tipo de metal que se esté trabajando. Los herreros tradicionalmente forjan piezas golpeando metal caliente sobre un yunque con un martillo. Las piezas industriales grandes se forjan con prensas enormes que ejercen muchas toneladas de presión o aprietan las piezas en troqueles de compresión. Hace mucho tiempo señalamos la pérdida de capacidad de forja en los EE. UU. para piezas metálicas grandes como una deficiencia crítica.

Las aleaciones de titanio son difíciles de forjar; es un desafío hacer fluir el metal en troqueles para obtener las formas deseadas. Debido a que las aleaciones de titanio también son difíciles de mecanizar, los productores quieren forjarlas en formas "casi netas". es decir,, lo más cerca posible de la forma terminada para minimizar el tiempo y el costo del mecanizado. Las piezas forjadas aeroespaciales, en particular para las piezas del motor, deben ser ultra confiables, por lo que la temperatura y la tensión deben controlarse cuidadosamente durante el proceso.

Boeing tiene una asociación con VSMPO, el Centro de Innovación Boeing-VSMPO, que se estableció en 2000. Boeing también estableció una empresa conjunta, Ural Boeing Manufacturing, en 2009, en el sitio de la fábrica de VSMPO. El JV abrió un segundo sitio en 2018, especializado en el mecanizado en bruto de piezas forjadas de titanio para todos los programas comerciales de Boeing, incluidos el 737 MAX, 787 y 777X.

VSMPO-AVISMA suministra forjados de titanio para el Airbus A350XWB a través de la empresa española Aernnova Aerospace. Aernnova construye el plano de cola horizontal en Getafe e Illescas en España y lo envía a Toulouse, Francia, donde se encuentra la línea de montaje final. Aernnova suministra casi todos los demás programas de Airbus, así como componentes importantes para los programas de carga grande 747-8, 787-9/10 y Dreamlifter de Boeing.

En 2019, EE. UU. importó el 95 % del titanio que consumió. Iluka Resources cerró su mina Old Hickory en Virginia en 2016. Allegheny Technologies dejó inactiva su instalación de esponjas de titanio en Rowley, Utah, en 2016 porque podía comprar material importado por menos de su costo de producción nacional. Y Timet, que operó la última planta nacional de esponjas de titanio en Henderson, Nevada, sufrió un despido masivo en 2020. Todas estas operaciones enfrentaron presiones de costos por parte de la competencia extranjera, y también sufrieron la recesión de la fabricación aeroespacial que vino con la pandemia. La terrible situación en Ucrania y Rusia ejercerá mucha presión sobre las cadenas de suministro de titanio, y Boeing advirtió sobre esto en enero. Con todas las noticias sombrías provenientes de esa parte del mundo, esta vulnerabilidad aún no ha recibido una atención generalizada fuera de la industria.