La fabricación aditiva para aplicaciones en alta mar permite producir componentes directamente a partir de modelos digitales mediante procesos de fabricación capa por capa, lo que resulta ideal para piezas de bajo volumen, geometrías complejas, reparaciones y componentes de recambio. La impresión 3D en el sector offshore puede aplicarse a válvulas, bombas, colectores, intercambiadores de calor, carcasas submarinas, componentes para ROV y AUV, equipos de energía renovable y herramientas especializadas.
En esta página se presentan empresas líderes en fabricación aditiva en el sector offshore, que utilizan procesos como la fusión en lecho de polvo, la deposición de energía dirigida, la fabricación aditiva por arco con alambre, la inyección de aglutinante y la fabricación aditiva con polímeros.
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La fabricación aditiva para aplicaciones en alta mar permite producir componentes directamente a partir de modelos digitales mediante la acumulación de material en capas sucesivas. Para los operadores en alta mar y los fabricantes de equipos, la fabricación aditiva (AM) resulta especialmente relevante en el caso de geometrías complejas, la producción de series reducidas, las piezas de recambio, la reparación de componentes y aquellas situaciones en las que la fabricación convencional conlleva largos plazos de entrega relacionados con el utillaje o la cadena de suministro.
No obstante, la impresión 3D en el sector marítimo debe cumplir los mismos exigentes requisitos de servicio que las vías de fabricación establecidas. La exposición al agua de mar, las cargas cíclicas, la presión, la temperatura, la erosión, los fluidos corrosivos y los requisitos de inspección influyen en la idoneidad técnica de la fabricación aditiva. Factores específicos de la FA, como la porosidad, la falta de fusión, la tensión residual, la rugosidad superficial, la anisotropía y la orientación de la construcción, también pueden afectar a la fatiga, la corrosión y el rendimiento mecánico. En consecuencia, el éxito de su adopción depende del control de toda la ruta de fabricación, en lugar de considerar la impresión como un paso aislado del proceso de producción.
La producción de componentes marinos mediante fabricación aditiva que cumplan los requisitos de calidad exige un control desde la definición digital original hasta la inspección final.
La trazabilidad entre estas etapas reviste especial importancia cuando las piezas están destinadas a aplicaciones marinas que impliquen contención de presión, estructuras u otras funciones críticas, ya que la homologación suele aplicarse a una combinación controlada de diseño, materia prima, equipamiento, parámetros de proceso, orientación y posprocesamiento.
La fabricación aditiva en el sector offshore resulta especialmente valiosa cuando la complejidad geométrica, el bajo volumen de producción, las necesidades de reparación o las limitaciones logísticas ofrecen una clara ventaja frente a la fabricación convencional.
Los procesos aditivos permiten fabricar impulsores, componentes de válvulas, colectores y conductos de fluidos con una geometría interna compleja. Los diseñadores también pueden consolidar conjuntos u optimizar las trayectorias de flujo, aunque las superficies de sellado y otras interfaces de precisión suelen requerir un mecanizado final.
La fabricación aditiva permite producir intercambiadores de calor compactos con canales internos intrincados que resultan difíciles de crear mediante métodos de fabricación convencionales. La homologación debe tener en cuenta la integridad frente a la presión, la facilidad de inspección, la acumulación de sedimentos, la corrosión y la capacidad de limpiar o mantener los conductos internos, especialmente en aquellos casos en los que las técnicas de inspección convencionales tienen un acceso limitado.
Las herramientas especializadas suelen fabricarse en cantidades relativamente pequeñas y pueden requerir una geometría adaptada a una operación concreta. La fabricación aditiva permite una fabricación rápida y la iteración del diseño, sin dejar de requerir la cualificación mecánica, de fatiga, medioambiental y funcional adecuada.
Las aplicaciones de la fabricación aditiva submarina incluyen carcasas de instrumentos, soportes, accesorios estructurales, soportes para sensores y componentes para vehículos teledirigidos (ROV) y vehículos submarinos autónomos (AUV). La reducción de peso y la consolidación de piezas pueden resultar beneficiosas, pero la presión hidrostática, la compatibilidad galvánica, la fatiga y la compatibilidad con el agua de mar siguen siendo consideraciones fundamentales en el diseño.
Los sistemas de energía renovable en alta mar pueden utilizar la fabricación aditiva (AM) para piezas mecánicas especializadas, utillaje, carcasas, componentes de recambio y determinados elementos de infraestructura eléctrica. El proceso de fabricación debe tener en cuenta los requisitos de fatiga, corrosión, accesibilidad y mantenimiento de la instalación específica.
La producción digital resulta especialmente atractiva para componentes descatalogados o de difícil adquisición. La implantación de la impresión 3D en alta mar o cerca de un activo en funcionamiento puede reducir la dependencia del inventario físico, siempre que se mantengan bajo control el diseño digital, el material homologado, el sistema de producción y el proceso de homologación.
No existe un único proceso de fabricación aditiva que se adapte a todos los componentes en alta mar. El tamaño del componente, el material, las propiedades requeridas, el estado de la superficie, el volumen de producción, los requisitos de posprocesamiento, la capacidad de inspección y la vía de certificación influyen en la selección del proceso.
Por lo tanto, la selección del proceso debe partir de los requisitos de servicio del componente, más que de las capacidades de una impresora concreta, teniendo en cuenta al mismo tiempo el posprocesamiento, la inspección, el esfuerzo de homologación y la ruta de fabricación completa.
La fabricación aditiva en alta mar utiliza una amplia gama de metales y polímeros, pero el material impreso debe evaluarse como el resultado de una materia prima específica, una máquina, un conjunto de parámetros, una orientación, unas condiciones de construcción y una ruta de posprocesamiento concretas.
| Grupo de materiales | Consideraciones para la fabricación en alta mar |
| Aceros inoxidables austeníticos | Resultan útiles cuando se requiere resistencia general a la corrosión y características de fabricación consolidadas. |
| Aceros inoxidables dúplex y súper dúplex | Resultan atractivos para entornos con cloruros, aunque requieren un control estricto de la microestructura, el equilibrio de fases, el tratamiento térmico y el procesamiento. |
| Aleaciones a base de níquel | Adecuadas para entornos exigentes en cuanto a corrosión, temperatura y fluidos de proceso, siempre que cuenten con la homologación adecuada. |
| Aceros al carbono y de baja aleación | Adecuados para estructuras de mayor tamaño y componentes de ingeniería general, siempre que se cumplan los requisitos de protección contra la corrosión y de servicio. |
| Aleaciones de titanio | Ofrecen una elevada resistencia específica y resistencia a la corrosión por agua de mar para determinados componentes en los que el peso es un factor determinante. |
| Aleaciones de aluminio | Útiles para determinadas carcasas, estructuras y equipos ligeros en los que el comportamiento frente a la corrosión y la fatiga, específico de la aleación, resulte aceptable. |
| Aleaciones a base de cobre | Pueden ser adecuadas para aplicaciones marinas y térmicas especializadas, dependiendo de la aleación, el proceso y el entorno operativo. |
| Polímeros de ingeniería y compuestos poliméricos | Aplicables a carcasas no metálicas, utillaje, conductos, cubiertas y otros componentes cuando la temperatura, la presión, la exposición a sustancias químicas y el envejecimiento son aceptables. |
La selección de materiales debe tener en cuenta la exposición al agua de mar, la compatibilidad galvánica, la fatiga, la temperatura, la erosión, la protección catódica y los efectos asociados del hidrógeno, las condiciones de servicio en entornos ácidos cuando proceda, y el efecto del proceso de fabricación aditiva y de la ruta de posprocesamiento sobre las propiedades resultantes del material.
Las normas y los requisitos de clasificación proporcionan marcos de referencia para el control de los procesos de AM, los materiales, el personal, la inspección y la documentación de producción.
La vía de cualificación aplicable depende, en última instancia, de la función del componente, su criticidad, el entorno operativo, el proceso de fabricación, los requisitos contractuales y el régimen normativo o de clasificación pertinente. La cualificación del proceso de fabricación aditiva no elimina por sí misma la necesidad de demostrar que el componente acabado es apto para el servicio previsto.
Más allá del diseño de los componentes, la fabricación aditiva puede transformar la forma en que las organizaciones del sector offshore gestionan los repuestos, los datos de producción y la capacidad de fabricación.
Los archivos digitales validados de las piezas pueden reducir la dependencia del almacenamiento físico de todas las piezas de recambio de baja demanda. La producción sigue requiriendo un control de configuración, de modo que la revisión correcta del diseño, el material, los parámetros del proceso y la documentación de cualificación permanezcan vinculados, manteniéndose la integridad de los archivos y el control de acceso a lo largo de todo el flujo de trabajo digital.
La fabricación aditiva distribuida permite situar la capacidad de fabricación más cerca de las operaciones en alta mar, los puertos, los astilleros o los centros de servicio regionales. Su valor radica en garantizar que las instalaciones geográficamente separadas puedan reproducir piezas certificadas de forma coherente. La producción en alta mar también puede requerir el control de la humedad, la vibración, el movimiento, la calidad de la energía eléctrica, la ventilación y otras condiciones ambientales que afecten a los equipos y a las materias primas.
La fabricación aditiva puede ofrecer una vía para sustituir componentes cuyo utillaje, proveedor o línea de producción original ya no existan. La ingeniería inversa debe contar con el respaldo de suficiente información de diseño y servicio para establecer los requisitos funcionales y de materiales, ya que la mera reproducción de la geometría externa no garantiza la equivalencia con el componente original.
La fabricación aditiva suele complementar, más que sustituir, el mecanizado, la soldadura, el conformado y otros procesos consolidados. La impresión «casi en forma definitiva», seguida de un mecanizado de precisión, puede combinar la flexibilidad geométrica con superficies de sellado, orificios, roscas e interfaces controladas.
Una producción cualificada requiere trazabilidad a lo largo de las revisiones de diseño, los lotes de materia prima, los ajustes de las máquinas, los registros de fabricación, el posprocesamiento, las inspecciones, las muestras de referencia y los resultados de las pruebas. Por lo tanto, un control de configuración digital sólido es fundamental para una producción repetible de fabricación aditiva en el extranjero.
Los polvos metálicos, los alambres y las materias primas poliméricas requieren un almacenamiento, una identificación, una manipulación y un control de la contaminación adecuados. Los sistemas basados en polvos también requieren controles adecuados contra los riesgos de inhalación, incendio, polvo combustible y manipulación. Para las organizaciones que barajan la posibilidad de la producción remota, disponer de equipos homologados, personal cualificado, capacidad de inspección calibrada y materias primas controladas puede ser tan importante como tener acceso a la propia impresora.
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