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Impresión 3D - Fabricación aditiva

Hasta 21 presentaciones en torno al mecanizado avanzado, la fabricación aditiva y la Industria 4.0 en la producción de turbomáquinas durante dos días de la conferencia.

Conferencia ICTM: la construcción de turbinas, entre el big data y la fabricación aditiva

Redacción Interempresas10/05/2017

La Conferencia ICTM se ha ido perfilando como un foro para hacer contactos en la industria internacional de turbomáquinas. Por cuarta vez consecutiva, este encuentro bienal ha sido organizado por el Centro Internacional para la Fabricación de Turbomáquinas (ICTM) en Aquisgrán (Alemania), en colaboración con los Institutos Fraunhofer de Tecnología de Producción (IPT) y de Tecnología Láser (ILT). Más de 250 expertos de 19 países discutieron a mediados de febrero sobre cómo desarrollar y fabricar de forma más eficiente turbinas para centrales de generación eléctrica y aeronaves, en la era digital.

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Reunión de expertos: 250 expertos de la fabricación de turbomáquinas de todo el mundo se reunieron en Aquisgrán con motivo de la 4ª Conferencia ICTM. Foto: Fraunhofer ILT (Aquisgrán, Alemania).
Durante los dos días de la conferencia, hubo 21 presentaciones en torno a la influencia del mecanizado avanzado, la fabricación aditiva y la Industria 4.0 en la producción de turbomáquinas. Desde 2011, empresas fabricantes de turbinas de mediano y gran tamaño, representativas de los aspectos fundamentales de las diferentes cadenas de proceso, se dan cita cada dos años en la localidad de Aquisgrán, con motivo de esta popular conferencia. El número de participantes ha crecido desde los 190 de la primera Conferencia ICTM hasta los 250 actuales. También lo ha hecho el número de socios industriales que exhiben sus productos, que ha pasado de 10 a 15. Otro dato especialmente notable es el número de demostraciones organizadas por los dos institutos Fraunhofer, que se ha duplicado de largo. Así, si en 2011 se llevaron a cabo 19 demostraciones en vivo, en 2017 han sido 44, entre ellas demostraciones de fabricación aditiva, láseres de pulsos ultracortos, corte con chorro de agua de 5 ejes o refrigeración criogénica de materiales difíciles de mecanizar.

El centro ICTM promueve el intercambio de experiencias en turbomaquinaria

Los fabricantes de turbomaquinaria tienen una necesidad imperiosa de intercambiar información. Y, a pesar de la facilidad de acceso a la información, cada vez resulta más difícil encontrar cifras y datos correctos. “De cara al futuro, es importante saber dónde se están desarrollando conocimientos expertos en nuevas tecnologías”, comentó Johannes Henrich Schleifenbaum, director de Fabricación Aditiva y Capas Funcionales en el Fraunhofer ILT. Según Schleifenbaum, para propiciar nuevos desarrollos, la industria y la investigación deben trabajar estrechamente, de forma dirigida y coordinada. Schleifenbaum, titular de la cátedra de Producción aditiva digital de la Universidad Técnica de Aquisgrán, describió el Centro Internacional para la Fabricación de Turbomáquinas (ICTM) —que actualmente cuenta con 30 empresas colaboradoras— como un buen ejemplo de colaboración en acción, dentro del campo de la producción de turbomaquinaria. Algunos de los conocimientos multidisciplinarios desarrollados en este centro se han hecho públicos con motivo de la Conferencia ICTM de este año. “Queremos que los participantes en la conferencia se lleven consigo esos conocimientos, y que encuentren inspiración en nuestras ideas e innovaciones”, aseguraba Schleifenbaum. “Y que se unan al Centro ICTM, colaboren con nosotros y pasen a formar parte de esta maravillosa red”.

Entre los miembros fundadores del Centro ICTM figura la empresa MTU Aero Engines, de Múnich, cuyo director de Operaciones, Rainer Martens, hizo una presentación sobre la producción digital de motores. Los motores turbofán con caja reductora, por los cuales MTU ha apostado de forma sustancial, se han hecho sumamente populares en el sector de la aviación debido a sus bajos niveles de consumo de combustible, emisiones de CO2 y emisiones de ruido. Como resultado, MTU espera multiplicar por cuatro su producción de componentes entre 2009 y 2020.

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Durante la 4ª Conferencia ICTM se llevaron a cabo 44 demostraciones en vivo sobre diversos aspectos de la fabricación de turbomáquinas, con gran éxito de público. Foto: Fraunhofer ILT (Aquisgrán, Alemania).

La industrialización de la fabricación aditiva

En MTU, los rotores de compresores —altamente integrados y extremadamente complejos— desempeñan un papel importante. Estos rotores poseen un innovador diseño de disco con álabes integrados (blisk) y se construyen en aleaciones de titanio para aplicaciones pesadas, con altísimos requisitos de precisión (< 30 urn). Para fabricar estos blisks, MTU ha invertido más de 70 millones de euros en la construcción de una nueva planta de producción con alto nivel de automatización y digitalización. “En esta planta generamos un gran volumen de big data, que todavía tenemos que convertir en smart data que nos reporten algún beneficio”, manifestó Martens en Aquisgrán. “En cuanto a los centros de torneado, estamos mucho más avanzados porque ya disponemos de tecnología de medida integrada que nos permite comparar datos. Por ejemplo, utilizamos datos sobre geometría para extraer conclusiones sobre el estado de la maquinaria”. Por otro lado, esta empresa ha dedicado esfuerzos ingentes al desarrollo de nuevas técnicas de simulación, con el fin de mejorar sus procesos de producción. La técnica que ha desarrollado se denomina “materiales computacionales integrados e ingeniería de fabricación” (ICM2E). Este nuevo método para mejorar el desarrollo de materiales y la fabricación relaciona entre sí los resultados de simulaciones individuales. El objetivo final consiste en crear un proceso que coordine todos los parámetros y permita obtener piezas acabadas que se ajusten con exactitud a las especificaciones.

Ingomar Kelbassa, director del departamento de Desarrollo de Fabricación e Industrialización de Siemens AG en Berlín (división de Generación Eléctrica y Gas), examinó la cuestión de cómo cambia la innovación en nuestros tiempos de tecnologías revolucionarias y disruptivas que dejan obsoletos procesos anteriores. “La fabricación aditiva, combinada con la digitalización de la producción, nos permite prescindir en buena medida los procesos tradicionales”, explicó este antiguo investigador del ILT. “Pero para que ocurra eso, las personas involucradas deben cambiar su forma de pensar”. Recientemente, Siemens ha demostrado que el uso de la fabricación aditiva como alternativa a los planteamientos estándar puede dar buenos resultados. Esta empresa ya había introducido soluciones para componentes de sistemas de combustión de turbinas de gas, pero posteriormente hizo avances en la impresión 3D de componentes rotatorios. Siemens hizo pruebas exhaustivas de los álabes de turbina —montándolos en una turbina de gas— que había producido de principio a fin empleado técnicas de fabricación aditiva. En su proceso, utilizó una técnica de fusión selectiva por láser (SLM) desarrollada en el Fraunhofer ILT. “El uso de la técnica SLM condujo a un cambio de paradigma en el proceso de desarrollo y validación, que permite acortar el ciclo de innovación hasta en un 90%. Por tanto, podemos decir que hemos iniciado la industrialización de la fabricación aditiva”, explicó Kelbassa.
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Fabricación aditiva robotizada mediante una técnica deposición de metales por láser. Foto: Fraunhofer ILT (Aquisgrán, Alemania).

Uso efectivo de las ventajas de la transformación digital

Las 18 presentaciones que siguieron estuvieron a cargo de ponentes procedentes tanto de la industria como de la investigación, y en ellas se pasó revista a otros desafíos actuales de la producción de turbomáquinas. Entre otras cuestiones, se habló de nuevos desarrollos en campos como la deposición de metales por láser y la fusión selectiva por láser (Fraunhofer ILT), procesos de producción de blisks (Fraunhofer IPT) y un nuevo método de análisis de big data en la producción de turbomáquinas (SAP). Esta última presentación —a cargo de Volker Kreidler, director de Productos de Innovaciones Industria 4.0 en SAP SE, Walldorf— puso de relieve un aspecto muy importante de la transformación digital que vive la fabricación de turbomáquinas. El creciente número de sensores y la potente electrónica de evaluación generan volúmenes titánicos de datos; es lo que se conoce como big data. Baste con citar un ejemplo típico: si un ordenador registra 20 valores (64 bits) por milisegundo, a lo largo de un turno de 8 horas almacena 4,6 gigabytes de datos. ¿Qué se puede hacer para manipular un volumen ingente de datos que crece sin cesar? ¿Qué datos se pueden procesar en tiempo real? ¿Cómo pueden los usuarios recopilar datos de una gran variedad de fuentes? En los próximos años, las empresas deberán resolver estos problemas —y muchos otros— si quieren explotar de forma efectiva las ventajas de la transformación digital. Como consecuencia de ello, es probable que el big data sea uno de los temas centrales de la 5ª Conferencia del ICTM, que tendrá lugar en Aquisgrán en febrero de 2019.