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¿Puede la fabricación aditiva ayudar a que los buques de carga sean más ecológicos?

Publicado el enero 31, 2022 por Marta G.

Los buques de carga actuales están propulsados por motores grandes y complejos que representan un reto estratégico para la industria marítima, que lleva varios años tratando de ser más sostenible. El sector busca optimizar las piezas de estos motores, por ejemplo, reduciendo su peso para disminuir el consumo de combustible. Afortunadamente, la fabricación aditiva podría ser una solución. Según un comunicado de prensa de la Universidad Técnica de Dinamarca (DTU), un investigador de un proyecto de colaboración entre DTU y MAN Energy Solutions ha llevado a cabo una investigación para ver si sería rentable tener una boquilla de inyección impresa en 3D.

El transporte marítimo representa más del 80% del volumen del comercio mundial y alrededor del 70% del valor del comercio. El sector representa billones de dólares, y se calcula que, representará alrededor del 60% de los 14 billones de dólares de la industria del comercio marítimo. Esto conlleva a problemas medioambientales, ya que los buques de carga aumentan la contaminación del aire y del agua. La Organización Marítima Internacional (OMI) descubrió en 2018 que el total de gases de efecto invernadero del transporte marítimo fue de unos 1.056 millones de toneladas de emisiones de CO2 en 2019. En la UE, los barcos producen el 13,4% de las emisiones de gases de efecto invernadero del transporte, lo que significa que la industria está preparada para ser más ecológica, a raíz de la aparición de nuevos proyectos.

La durabilidad de los motores es una cuestión estratégica para la industria naval (créditos de imagen: DTU)

En este caso, el proyecto en cuestión se centró en la boquilla de inyección, que es un componente esencial de un motor, ya que inyecta el combustible en el mismo. Este combustible se mezcla con el aire para garantizar una combustión adecuada. Diseñada con métodos de fabricación tradicionales, esta boquilla puede tener un impacto significativo en el consumo de combustible y, por tanto, en la durabilidad de un motor. Esto es especialmente importante ya que se ha puesto en duda la sostenibilidad de los buques de carga.

Thomas Dahmen, becario postdoctoral del departamento de ingeniería mecánica de la DTU, ha llevado a cabo esta investigación en colaboración con MAN Energy Solutions, un grupo alemán que fabrica motores diésel, también para la industria naval. Peter Hagen, ingeniero mecánico del grupo, explicó los motivos del proyecto: «En MAN Energy Solutions somos conscientes desde hace tiempo de que el metal impreso en 3D puede ofrecernos algunas oportunidades para diseñar piezas importantes de nuestros motores para barcos que antes no eran posibles. Esto hizo que la colaboración con la DTU para explorar el potencial fuera una elección obvia».

El investigador utilizó una matriz QFD (Quality Function Deployment), adaptada a la fabricación aditiva. Se trata de una técnica de análisis para evaluar, a primera vista, el potencial valor añadido de la impresión 3D en conjunto. Aplicó esta matriz a la boquilla de inyección y elaboró un kit modular sobre cómo se pueden diseñar las boquillas impresas en 3D.

El grupo MAN Energy Solutions fabrica turbinas de gas (créditos de imagen: Christoph Ruckstuhl / NZZ)

Es en el diseño de la pieza donde la fabricación aditiva añadiría valor. Al doblar la boquilla, Thomas se dio cuenta de que el combustible podía fluir mejor y, por tanto, permitir una mejor combustión. También explica que este nuevo diseño reduciría las emisiones de NOx (óxido de nitrógeno) del motor, pero se necesitan más pruebas para demostrarlo. La pieza se ha probado en uno de los motores de MAN Energy Solutions en Copenhague y los resultados son muy concluyentes.

El joven investigador estudió los distintos procesos de impresión 3D para ver cuál se adaptaba mejor a sus limitaciones. Para ello, comparó la fusión por láser en un lecho de polvo y la unión de polvo metálico. Y concluyó: «Esta parte de los análisis puso de manifiesto la idoneidad de Binder Jetting para las características intrincadas de la boquilla relacionadas con el flujo y los materiales especiales de alta temperatura, que serían imposibles de realizar con otros procesos de fabricación.» Puede encontrar más información AQUÍ.

¿Qué te parece esta boquilla de inyección impresa en 3D para buques de carga? Deja tus comentarios en nuestras redes sociales: FacebookTwitterYoutube y RSS. Sigue toda la información sobre impresión 3D en nuestra Newsletter semanal.

*Créditos imagen de portada : MAN Energy Solutions

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