También las turbinas gigantes ya se fabrican con impresoras 3D

Ana Hernando, SINC

El silencio es lo primero que sorprende en la sala de producción de componentes metálicos de turbinas de gas con impresión 3D de Siemens Industrial Turbomachinery en Finspång, una idílica ciudad sueca rodeada de lagos y bosques. Durante la visita, a la que asistimos 21 periodistas de 11 países, todo lo que se oye es un suave zumbido y el sonido de la ventilación, algo bastante inusual en una planta industrial.

Esta instalación de producción aditiva (AM, por sus siglas en inglés) –que es como se  denomina a la impresión en 3D de metales– forma parte de la factoría de turbinas gigantes de gas, con potencias de hasta 54 megavatios, de Siemens en esta localidad, que 300 años atrás fue famosa por la producción de cañones.

Los láseres de las impresoras 3D derriten el metal en polvo y construyen ocho quemadores de turbina de gas simultáneamente mediante miles de capas

Filas de impresoras dentro de gabinetes blancos trabajan sin descanso en este espacio, que recuerda a una sala blanca de fabricación de chips. A través de pequeñas ventanas se puede ver el destello incesante de los láseres “que derriten el metal en polvo y construyen ocho quemadores de turbina de gas simultáneamente mediante miles de capas, sin necesidad de forjar, soldar ni perforar”, explica a Sinc Andreas Graichen, gerente del Centro de Producción Aditiva de Siemens Industrial Turbomachinery AB.

La sala AM de Finspång le ha supuesto a Siemens una inversión de 21,4 millones de euros. “Aquí hacemos la producción aditiva más avanzada, utilizando una versión de impresora 3D con cuatro láseres, desarrollada en colaboración con el fabricante alemán EOS”, agrega Graichen.

En su opinión, el sistema que se emplea en esta planta de impresión 3D, en la que trabajan veinte personas, “ha revolucionado el desarrollo, la fabricación y la reparación de componentes de turbinas de gas”.

Una parte importante de las tareas que se realizan es el arreglo de piezas. En el tour, el responsable mostró un quemador de turbina al que se había cortado el cabezal estropeado y en su lugar se había impreso directamente uno nuevo que quedaba fusionado con el componente, sin tuercas ni tornillos. “El proceso es un 60% más rápido que de la forma convencional”.

Las impresoras 3D de metales de la planta sueca de Siemens se usan para producir prototipos, hacer reparaciones y fabricar piezas complejas de turbinas de gas de manera rápida. / Siemens

Las piezas más complejas

Thorbjörn Fors, consejero delegado de Generación Distribuida y Compresión de Siemens AG, comenta a Sinc que “por el momento solo se imprime en 3D un porcentaje pequeño de las piezas metálicas de las turbinas de gas, pero son las más complejas”.

El directivo cree que este sistema se irá extendiendo cada a más componentes en el futuro, ya que ofrece posibilidades de diseño inimaginables de una manera más rápida y flexible que la fabricación convencional. “Podemos pasar de sueño a producto desarrollado en solo unas semanas, algo que con la fabricación convencional llevaba años”, dice.

“La producción aditiva utiliza hasta un 80% menos energía, reduce en 30% las emisiones y usa un 65% menos de material”, destaca Thorbjörn Fors

Fors destaca que otro aspecto relevante es que se trata de un método más respetuoso con el medioambiente. “Este proceso utiliza hasta un 80% menos energía y reduce en 30% las emisiones de efecto invernadero. Además, usa un 65% menos de material de fabricación, ya que reutilizamos todo el polvo metálico –compuesto de aleaciones de níquel, aluminio y titanio– y prácticamente no hay residuos”.

Según señala a Sinc Vladimir Navrotsky, director de Tecnología e Innovación de Siemens Industrial Turbomachinery, la planta, inaugurada en 2016, no es un laboratorio, sino que funciona como una factoría de productos destinados al mercado. “Producimos prototipos e innovamos, pero nuestra función es sobre todo la fabricación y la reparación de componentes para nuestros clientes”, destaca.

Cadena de valor en un solo lugar

Aparte de quemadores de última generación, aquí se están haciendo palas de turbina e impulsores mejorados en impresión 3D. “Tenemos toda la cadena de valor en un solo lugar: el equipo de diseño, la producción y el servicio», subraya Navrotsky.

“Los beneficios se reflejan en el progreso vertiginoso de I+D –explica el experto–. Un quemador que se hacía antes con 13 componentes podemos producirlo ahora de una sola pieza con la impresora 3D y pesa un 25% menos”.

Además, las tuberías de combustible y aire, que se sitúan fuera del quemador en modelos convencionales, se pueden enrutar internamente, lo que reduce el riesgo de daños y fugas.

Estos componentes de turbinas han sido impresos en 3D en la planta de Finspång. / Siemens

Una de las principales estrategias que maneja la compañía es que la producción AM sea cada vez más flexible y descentralizada. En el futuro, habrá impresoras 3D en los centros de servicio en cualquier lugar para la impresión de recambios y piezas nuevas.

La época de grandes almacenes llenos de piezas prefabricadas que esperan ser enviados a los clientes está llegando a su fin. “La idea es imprimir componentes donde se encuentren las turbinas de gas Siemens por todo el mundo”, apunta Navrotsky. De esta forma “se podrá cumplir con un requisito de cada vez más países: que la producción se realice de manera local».

Fors reconoce que con este sistema habrá una reducción en puestos de trabajo, pero también más demanda de ingenieros y expertos en materiales

Transformación digital

Todos los procesos se basan en datos de la nube, desde el diseño hasta el desarrollo, la producción y la fabricación de repuestos. Los datos de medición de las turbinas de gas están almacenados en las instalaciones del cliente y son analizados por Siemens. Cuando se detecten daños y desgastes, las impresoras 3D se usarán para realizar reparaciones en el sitio, o se imprimirá un repuesto antes de que ocurra un defecto, todo ello controlado desde un centro de competencia.

Los cambios que va a producir la expansión de la producción aditiva en el sector están aún por ver, según Fors. El directivo reconoce que habrá una reducción en puestos de trabajo, pero también más demanda de ingenieros de diseño y expertos en materiales.