La investigación mejora los perfiles especiales de acero inoxidable

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9 de diciembre de 2025 19:47
Roberto 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 industrias donde la larga vida útil y la resiliencia son particularmente importantes, como la construcción de grandes proyectos de infraestructura, los perfiles de acero inoxidable son un componente esencial. Por ello, la investigación apuesta por la mejora continua de los perfiles especiales de acero inoxidable, también mediante aleaciones más eficientes y nuevos procesos productivos.

Berlín (Alemania). En las últimas décadas, la industria de la construcción se ha basado principalmente en muchas áreas en 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, redonda, rectangular) 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 producen estos perfiles especiales a partir de aleaciones de alta calidad, dependiendo de la geometría y el tamaño del lote, mediante procesos de laminación, perfilado, plegado, soldadura o conformado como el hidroconformado.

En el mundo empresarial, los perfiles especiales de acero inoxidable son apreciados sobre todo por su durabilidad, resistencia a la corrosión y libertad de diseño. La alta resiliencia y flexibilidad del material permiten que los perfiles especiales de acero inoxidable soporten cargas pesadas y refuercen los edificios. Teniendo en cuenta los diferentes usos posibles, los perfiles especiales de acero inoxidable también están en el centro de la investigación, que estudia cómo hacer que los componentes sean aún más ligeros, más robustos, más baratos y más sostenibles en el contexto de diversos proyectos.

Altas exigencias de diferentes sectores.

Según los científicos involucrados, es fundamental comprender los escenarios de aplicación de los perfiles especiales de acero inoxidable para alinear en consecuencia los proyectos de investigación y sus objetivos. La arquitectura utiliza perfiles de acero inoxidable principalmente para poder satisfacer las más altas exigencias de sus clientes en términos de secciones delgadas y superficies visibles, manteniendo al mismo tiempo un alto nivel de durabilidad e intervalos de mantenimiento cortos. 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 plantas 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 variables, por ejemplo debido a las diferentes velocidades y direcciones 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 carreteras. Estos grandes proyectos de construcción deben soportar décadas de estrés mecánico y también se ven afectados por la corrosión, la sal de las carreteras y otros factores. Además, deberían durar décadas y, sin embargo, no resultar demasiado caras. Por eso se utilizan principalmente perfiles dúplex de acero inoxidable, que son robustos y resistentes a la corrosión y, por lo tanto, permiten una larga vida útil con costes manejables.

Mayor innovación de materiales mediante aleaciones más eficientes, etc.

Las innovaciones en perfiles especiales de acero inoxidable surgen a menudo del desarrollo posterior 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 con un uso eficiente del 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, incluso si el espesor de la pared se ha reducido considerablemente.

En el campo 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 para formar perfiles de acero. En estos componentes se utiliza acero inoxidable en las secciones expuestas a la corrosión, mientras que el acero estructural, mucho más económico, garantiza la capacidad portante del componente y mantiene bajos sus costes. Un proyecto actual de la Unión Europea (UE) en esta área está estudiando aceros bimetálicos revestidos con acero inoxidable en 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 expanda significativamente y que también se utilicen perfiles especiales de acero inoxidable, la ciencia ya está trabajando 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 que deberían 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 de la producción en masa a una producción de perfiles precisa y adaptable. Los andamios se combinan con un servoaccionamiento, control de temperatura integrado y enfoques asistidos 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 se puedan producir 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 producción en el que el acero inoxidable se puede prensar en una forma compleja utilizando una presión extremadamente alta dentro de un líquido. El hidroconformado le permite producir perfiles de acero inoxidable complejos y livianos sin incurrir en costos excesivos de herramientas y materiales.

Además de las innovaciones directas en los procesos de producción, 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 detectar con precisión las tensiones residuales, la recuperación elástica y los límites de conformación, contribuyen significativamente a una mayor calidad porque los datos obtenidos en combinación con la simulación por computadora 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 producción convencionales, sino que los complementarán específicamente. Desde el punto de vista económico, es especialmente relevante el principio de la construcción híbrida, en la que los componentes de acero producidos convencionalmente se mejoran mediante aplicaciones adicionales, por ejemplo mediante refuerzos locales que aumentan la estabilidad en posiciones especialmente solicitadas.

Los llamados sistemas bimetálicos, en los que un núcleo de acero está protegido por recubrimientos a base de acero inoxidable, están adquiriendo cada vez más importancia en el ámbito de la investigación. Como parte de la iniciativa de investigación Horizonte Europa, destacados científicos no sólo están estudiando 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 la producción de acero climáticamente neutro 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. El objetivo es 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 resiliencia.

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 constantemente los residuos y, por tanto, que los componentes sean cada vez más sostenibles. También son fundamentales las aleaciones de acero inoxidable aptas para el reciclaje, que combinan la 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 reutilizarían y apenas sería necesario producir acero inoxidable nuevo.

El arte de la ingeniería suiza une investigación e industria

En resumen, está claro que todavía existen grandes 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 esencial 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 según las especificaciones del cliente. La empresa suiza es conocida en el sector sobre todo por sus grandes inversiones en tecnologías de producción innovadoras, con las que ha respondido a la demanda cada vez mayor de perfiles individuales de acero inoxidable.

Como explican los expertos de Montanstahl, en los perfiles de acero inoxidable la precisión es especialmente importante. 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 en las superficies de los perfiles de acero inoxidable. Los clientes también aprecian a la empresa por su alta flexibilidad, que permite obtener perfiles de acero con la geometría y la calidad del material deseadas en función del proyecto específico.

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 Múnich (LMU), alcanzarán un nuevo récord en 2025. Por ello, la empresa está tomando medidas para reducir sus emisiones y también mejorar 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 unión Europea (UNIÓN EUROPEA)