TURBINAS DE GAS EN 3D
Manufactura aditiva en energía.
F inspang, Suecia.- Por más de 350 años, la producción de cañones fue la principal actividad en esta ciudad. La cantidad de recursos maderables, agua y hierro de la región la hicieron, incluso, el lugar ideal para su manufactura. Así fue hasta inicios del siglo XX, cuando cerró la última de sus fábricas bélicas.
Sin embargo, los recursos, el capital humano y los talleres vacíos fueron aprovechados para una actividad más sofisticada: la producción de turbinas de gas y vapor, una historia que empezó en 1913 con Svenska Turbinfabriks AB Ljungström (STAL) y, 90 años después, Siemens la hizo su bastión. A lo largo de su historia, la compañía alemana ha comercializado unas 800 turbinas de gas y 2,300 de vapor; exporta 95% de su producción a más de 100 países.
Con 290 toneladas métricas, el modelo SGT 800 es el más pesado y genera 54 megawatts de electricidad, suficiente para cubrir las necesidades de un complejo industrial. Este modelo tiene una particularidad: a partir de 2016, sus quemadores y la reparación de los mismos se pueden fabricar mediante impresión 3D y tecnología SLM (Selective Laser Melting). “La luz láser de la impresora va añadiendo el material con una precisión de 0.08 milímetros”, señala Andreas Graichen, administrador de grupo del Centro de Competencia de Manufactura Aditiva en el complejo Industrial Turbomachinery AB de Siemens, durante un recorrido por el área de impresión 3D.
Ahí trabajan unas 12 impresoras de la alemana Electro Optical Systems (EOS), modelos M 400 y M 290. Algunas tienen cuatro láseres con capacidad para trabajar con níquel, aluminio, acero y titanio durante las 24 horas del día. El objetivo es crear ocho quemadores de tur-
“Tenemos que continuar desarrollando y creando de la mano de la tecnología”, Hans Holmström.
bina, cada uno con unas 9,000 capas de material.
El proceso, dice Hans Holmström, director general de planta de Siemens en Finspang, dura un par de semanas. “Se reduce el tiempo de entrega de 45 semanas a cinco”, menciona Thorbjörn Fors, CEO de Generación Distribuida y Gas y Petróleo de Siemens. Esta tecnología, añade, permite agregar valor hacia clientes que requieren una solución en menor tiempo.
Pero de acuerdo con Miguel Villalpando, ejecutivo de cuentas estratégicas para Dassault Systemes, la gran ventaja de la manufactura aditiva es poder crear piezas que antes eran imposibles de producir con máquinas de 5 o 3 ejes. “Manufacturar dependía de los ángulos en los que la máquina podía entrar”.
Siemens aprovechó la versatilidad de la impresión 3D para personalizar la demanda.
En otra sección de la planta, otras impresoras reparan únicamente la cabeza del quemador, una parte crítica de la turbina y con desgaste constante. “Si no tienes un buen quemador, no puedes generar energía de calidad”, remarca Graichen.
De acuerdo con Hans Holmström, esto permite ahorrar costos significativos al no tener que cambiar la pieza por completo. “Son 24 milímetros que reparar, en lugar de hacer toda la pieza desde cero”, precisa Graichen.
Marco Antonio Nieto, catedrático de la especialidad de administración de energía en la EGADE Business School del Tec de Monterrey, señala que la incorporación de la manufactura aditiva en sectores como el energético es parte de un proceso de innovación que se vive desde años atrás en varias industrias, con el objetivo de reducir costos y lograr una mayor calidad respecto a la fabricación tradicional.
Villalpando, de Dassault, asegura que la manufactura aditiva en procesos de reparación podrá despegar en la medida en que existan las aleaciones que requiera cada industria. “Hay piezas en específico que con la tecnología existente —sobre todo los materiales— no van a dar para ello”.
Pensando en eso, Siemens desarrolló un área donde otras cuatro máquinas EOS de menor tamaño trabajan para innovar en materiales de impresión de cara a los proyectos futuros de la compañía, según Anders Perssons, director de operaciones de Manufactura Aditiva en Finspang.
De momento, Siemens usa aleación de níquel en sus procesos ya que es un material resistente a altas temperaturas y estrés mecánico. Holmström señala que esta, junto con la aleación de titanio —que es más ligera— son de los componentes en polvo más avanzados que existen para la industria.