La industria naval es uno de los sectores de aplicación en los que la impresión 3D avanzada ofrece multitud de ventajas. Entre las mayores organizaciones de la industria encontramos a Navantia, la empresa estatal española de referencia en el diseño y construcción de embarcaciones militares y civiles de alta tecnología. Cuentan con más de 5.500 empleados alrededor del mundo, llegando a desarrollar barcos para ejércitos de múltiples países como Noruega, Australia o Venezuela, entre otros. Hablamos con Víctor Casal, responsable del Centro de Excelencia de Fabricación Aditiva de Navantia, para conocer más sobre la utilización de esta tecnología en la industria marítima.
3DN: ¿Podrías presentarte y contarnos con más detalle a qué se dedica Navantia?
Víctor Casal
Mi nombre es Victor Casal, y soy el responsable del Centro de Excelencia de Fabricación Aditiva de Navantia (CEFAN) situado en Bahía de Cádiz en las instalaciones de Navantia en Puerto Real. Navantia es una empresa de construcción naval militar 100% pública, que aporta la respuesta industrial y tecnológica a las capacidades navales que el Gobierno considera esenciales para la Defensa y Seguridad Nacional, ofreciendo: capacidad tecnológica propia para el diseño, construcción y mantenimiento de todo tipo de buques; soporte, durante todo el ciclo de vida, a las unidades de las marinas, manteniéndolas en condiciones adecuadas de servicio; capacidad propia de diseño, fabricación, integración y mantenimiento de sistemas de mando y control, sistemas de control de plataforma y sistemas de propulsión, añadiendo valor a los buques y a las soluciones de transferencia de tecnología que ofertamos a nuestros clientes.
3DN: ¿Cómo y por qué empezó Navantia a utilizar la fabricación aditiva en su actividad?
Actualmente Navantia está inmersa en el objetivo de potenciar nuestra viabilidad financiera incrementando nuestra competitividad y reforzando nuestra propuesta de valor en productos y servicios. Para ello, desarrollamos un Plan de Transformación Digital con el fin de alcanzar una Navantia 4.0. Una de las iniciativas de dicho plan de transformación es el dotar a Navantia de un Centro de Excelencia de Fabricación Aditiva (CEFAN) para impulsar el uso de esta tecnología habilitadora de la industria 4.0 en el sector naval. Lo primero que se acometió fue el desarrollar la maquinaria adecuada para poder imprimir piezas de gran formato necesarias para la construcción de buques. En segundo lugar, se desarrollaron materiales adecuados para poder utilizarlos en los buques y que cumplieran sus requisitos tan exigentes. En principio decidimos usar la tecnología FDM (Fused Deposition Modeling) con material polimérico debido a su gran versatilidad y un coste muy asequible que podía competir con los materiales y procesos usados tradicionalmente.
Una vez seleccionada la tecnología y los materiales nos pusimos a trabajar en la conversión de los diseños tradicionales para adaptarlos a la impresión 3D, mientras íbamos incorporando otras tecnologías de impresión. El primer proyecto que abordamos se denominó “Desarrollo de materiales y tecnología de fabricación aditiva para la producción de cabinas en el sector naval (3DCABINS)”. Proyecto cofinanciado por la fundación CEIMAR (Campus de Excelencia Internacional del Mar). Con este proyecto quisimos demostrar que era viable fabricar piezas de gran volumen. Este proyecto se culminó con éxito, fabricando un aseo modular en tamaño real utilizando una impresora 3D industrial desarrollada específicamente para Navantia y única en su categoría.
3DN: ¿Podrías explicar la tecnología 3D que utilizais? ¿Qué tipo de piezas podéis fabricar con este método?
La tecnología que utilizamos es FDM. La versatilidad que ofrece nos ha permitido desarrollar una máquina de gran volumen (3m³) y poder utilizar material a granel (en formato de granza) que nos permite hacer mezclas de material y cargar hasta 125 kg de material para una impresión. El potencial de esta tecnología se obtiene si puedes hacer una optimización de los diseños actuales incluyendo mejoras en reducción de peso, tipo de material, modificación de la geometría, etc. o incluso aportando mejoras funcionales. Pero como una de las características de la construcción naval es la de series cortas y diseños muy cambiantes, la FA se adapta perfectamente a la actividad de la empresa.
No obstante, ya estamos estudiando el uso de otras tecnologías como es la SLS (Sinterizado selectivo por láser) que usa una cama de polvo polimérico lo que permite hacer piezas de geometrías complejas; o la SLA (Estereolitografía) que puede hacer piezas en un baño de resina con una muy alta definición. Evidentemente hay piezas en los buques y artefactos offshore que no pueden fabricarse con materiales poliméricos, debido a sus elevados requerimientos técnicos, por lo que también queremos incluir en nuestros procesos las tecnologías de metal. Dentro de estas tecnologías creemos que las más adecuadas para la construcción naval y offshore son la WAAM (Wire Arc Additve Manufacturing), la LMD (Laser Metal Deposition) y sus variantes por precio y prestaciones.
3DN: ¿Cuáles son los mayores beneficios que la fabricación aditiva aporta a la industria naval?
Podemos decir que en el tema de la FA sólo hemos arañado la superficie y ya estamos obteniendo frutos que nos dan pistas del gran potencial que puede tener para la construcción naval y ciclo de vida de los buques en operación. Un ejemplo, sería la fabricación de rejillas de ventilación de un buque realizado en el proyecto de I+D+i ADIBUQUE. Fabricando estas rejillas de ventilación (que son diferentes para cada tipo de buque) con impresión 3D frente a la fabricación tradicional de las mismas (de acero o acero inoxidable) estamos disminuyendo el peso del buque, ahorramos gastos de mantenimiento ya que no existe oxidación, ahorramos costes de producción de las rejillas y el tiempo de fabricación de estas se reduce enormemente. Además de todas estas ventajas podemos cambiar el diseño de estas para tener un flujo laminar del aire con lo que podemos disminuir el ruido. Las ventajas son innumerables. Hasta la fecha hemos enfocado nuestra línea de investigación en materiales poliméricos (termoplásticos). El uso de los mismos combinados con la versatilidad de la FA ofrece muchos beneficios, como la disminución de peso, tiempo y costes en el proceso de fabricación, entre otros muchos más.
3DN: En tu opinión, ¿cómo ves el futuro de la impresión 3D en el sector marítimo?
En estos últimos años hemos estado estudiando todas las aplicaciones que podríamos tener de la FA dentro del mundo naval, y con cada paso que damos vamos viendo cada vez más mejoras que podemos implementar. Existen numerosos campos de aplicación, desde la fabricación de utillajes, pasando por la fabricación de moldes, el uso de piezas finales y, evidentemente, el uso de modelos 3D para nuestros ingenieros. En su día nos marcamos un reto, y fue el de incorporar en el futuro hasta un 20% de piezas de un buque realizadas mediante impresión 3D; es ambicioso, pero sólo hay que creer y tener perseverancia para lograr una meta. ¿Quién nos hubiera dicho hace 100 años que todos los buques de acero se harían mediante soldadura? Lo más importante para incorporar las técnicas de FA en construcción naval es el cambio de mentalidad. Y ese cambio de mentalidad se consigue mediante trabajo, esfuerzo y obtención de resultados que demuestren el potencial de esta tecnología.
3DN: ¿Tienes unas últimas palabras para los lectores?
El futuro en el sector naval está vinculado a su evolución en el marco de la industria 4.0. Dentro de este marco, la FA constituye un grupo de tecnologías imprescindibles, con un alto potencial de aplicación y un alto campo de desarrollo en el horizonte. Navantia apuesta firmemente por la integración de la impresión 3D en el sector naval. El CEFAN se ha concebido como un “catalizador”, un espacio de innovación abierta que concentrará la actividad de grupos de interés y agentes de innovación para potenciar colaborativamente el desarrollo de conocimiento en el campo de las tecnologías de FA en torno a la industria naval. En Navantia, como empresa líder tecnológica y referente a nivel internacional, es un “barco” que no debemos perder.
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