{"id":50291,"date":"2021-01-11T00:01:47","date_gmt":"2021-01-10T23:01:47","guid":{"rendered":"https:\/\/www.3dnatives.com\/es\/?p=50291"},"modified":"2022-06-20T12:14:40","modified_gmt":"2022-06-20T10:14:40","slug":"rendimiento-impresion-3d-metal-110120212","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.3dnatives.com\/es\/rendimiento-impresion-3d-metal-110120212\/","title":{"rendered":"Mejorando el rendimiento de aplicaciones energ\u00e9ticas gracias a la impresi\u00f3n 3D de metal"},"content":{"rendered":"

La fabricaci\u00f3n aditiva de metal se utiliza cada vez m\u00e1s para desarrollar la pr\u00f3xima generaci\u00f3n de turbom\u00e1quinas. Este concepto engloba las m\u00e1quinas que transfieren energ\u00eda entre un rotor y un fluido, incluidas tanto turbinas como compresores. Para producir dise\u00f1os innovadores en este campo, sin tener que lidiar con ciclos de desarrollo largos y costosos, las empresas est\u00e1n invirtiendo en nuevas tecnolog\u00edas. Como tal, Mohawk Innovative Technology integr\u00f3 recientemente la tecnolog\u00eda de metal de VELO3D en el dise\u00f1o de su compresor para un proyecto de energ\u00eda solar concentrada (CSP) patrocinado por el Departamento de Energ\u00eda de EE. UU. (DOE). Fabricar el compresor con\u00a0 m\u00e9todos tradicionales, como la fundici\u00f3n y la fabricaci\u00f3n de moldes, habr\u00eda llevado unas 20 semanas y habr\u00eda costado m\u00e1s de 90.000 d\u00f3lares. En cambio, Mohawk logr\u00f3 una pieza, de principio a fin, en tiempos de entrega m\u00e1s cortos, y por un precio 2,5 veces menor, gracias al rendimiento de la impresi\u00f3n 3D de metal<\/a>.<\/span><\/p>\n

En 1994, los cofundadores Jim Walton y el Dr. Hooshang Heshmat combinaron su experiencia aeroespacial y metal\u00fargica para formar Mohawk Innovative Technology Inc. La compa\u00f1\u00eda desarrolla tecnolog\u00eda de rodamientos libres de aceite, incorporada en componentes sofisticados para energ\u00eda, defensa, aeroespacial y otras industrias. Despu\u00e9s de algunos proyectos exitosos, como el desarrollo de un compresor centr\u00edfugo hecho de metal fundido para un sistema de transporte de hidr\u00f3geno, calificaron para un nuevo proyecto patrocinado por el DOE.<\/span><\/p>\n

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Diagrama de un sistema de energ\u00eda solar concentrada (CSP), con circuladores de transferencia de calor (HTF) que incluir\u00eda carcasas de compresor similares a la dise\u00f1ada por Mohawk Innovative Technology para la EERE del Departamento de Energ\u00eda de EE. UU. Premio de la Oficina de Tecnolog\u00eda de Energ\u00eda Solar (SETO) n\u00famero DE \u2010 EE0008374 | Cr\u00e9ditos: DOE<\/p><\/div>\n

En este proyecto, deb\u00edan dise\u00f1ar circuladores de transferencia de calor para un sistema de energ\u00eda solar concentrada (CSP) que ser\u00eda competitivo con la generaci\u00f3n de energ\u00eda convencional. En algunas situaciones, los sistemas CSP utilizan espejos para reflejar y concentrar la luz solar en un receptor, donde la luz se recoge y se convierte en energ\u00eda t\u00e9rmica utilizada para producir electricidad. En este caso, la energ\u00eda t\u00e9rmica estaba en forma de CO2 supercr\u00edtico (s-CO2), que es el estado fluido del CO2 (cuando el CO2 se mantiene a su temperatura y presi\u00f3n cr\u00edticas o por encima de ella). Bajo presiones extremadamente altas, el s-CO2 tiene la densidad del l\u00edquido pero la viscosidad del gas. Esto lo convierte en un conductor ideal para el calor y la energ\u00eda, proporcionando mucha m\u00e1s potencia que el vapor. Tambi\u00e9n es capaz de comprimirse a trav\u00e9s de intercambiadores de calor y almacenarse en tanques para las necesidades de energ\u00eda en las horas m\u00e1s altas. Por ello, Mohawk comenz\u00f3 a dise\u00f1ar una carcasa de compresor, espec\u00edficamente orientada a s-CO2. Adem\u00e1s, su tecnolog\u00eda de cojinetes sin aceite encajaba perfectamente dado que el aceite es reactivo con s-CO2 y causa corrosi\u00f3n.<\/span><\/p>

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\u201cNuestro objetivo era ayudar a reducir el coste de la maquinaria y hacer que fueran m\u00e1s rentables. Un solo compresor para un sistema CSP de 100 megavatios puede costar entre $7 y $20 millones, por lo que existe una oportunidad real para que la innovaci\u00f3n en el dise\u00f1o respalde la energ\u00eda alternativa. Cuando el DOE comenz\u00f3 a buscar formas de abordar los desaf\u00edos del s-CO2 en las plantas de energ\u00eda solar concentrada, sab\u00edamos que pod\u00edamos brindar algunas respuestas\u201d<\/span><\/i>, explica Walton.<\/span><\/p>\n

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Modelo CAD de un circulador HTF para un sistema CSP dise\u00f1ado por Mohawk. La parte en azul es la carcasa del compresor que se imprimi\u00f3 en 3D con la impresora Sapphire de VELO3D | Cr\u00e9ditos: Mohawk Innovative Technology<\/p><\/div>\n

La geometr\u00eda compleja lleva a repensar el material y la fabricaci\u00f3n<\/h3>\n

La carcasa no solo ten\u00eda que soportar un eje que girara libremente, tambi\u00e9n ten\u00eda que incorporar volutas (canales curvos) que proporcionaran una entrada y descarga de s-CO2 a alta velocidad a trav\u00e9s del compresor. El ingeniero jefe, Jos\u00e9 Cordova, explica: <\/span>\u201cPara brindar tanta funcionalidad en un dise\u00f1o de compresor convencional, se hubiera requerido combinar tres partes separadas. Es m\u00e1s, dadas las presiones sobre el s-CO2 que fluye a trav\u00e9s de este sistema y las temperaturas extremas (de 50 a 550 \u00b0 C) a las que est\u00e1 sometido, sab\u00edamos que ten\u00edamos que usar una superaleaci\u00f3n a base de n\u00edquel como Inconel, que es dif\u00edcil de lanzar\u201d<\/span><\/i>. Por lo tanto, el equipo se dio cuenta r\u00e1pidamente de que no podr\u00edan fabricar esta pieza con los m\u00e9todos tradicionales. Incluso los m\u00e9todos de impresi\u00f3n 3D existentes crear\u00edan asperezas, comprometiendo la eficiencia.<\/span><\/p>\n

As\u00ed, Mohawk decidi\u00f3 asociarse con VELO3D, empresa dedicada a la fabricaci\u00f3n aditiva de metal sin soporte basada en la fusi\u00f3n l\u00e1ser de lecho de polvo<\/a> (LPBF). Despu\u00e9s de realizar pruebas de tracci\u00f3n exitosas en espacios en blanco de Inconel impresos en 3D, el Dr. Heshmat dio el visto bueno al proyecto. El ingeniero de aplicaciones de VELO3D, Gene Miller, explica: <\/span>\u201cHab\u00eda muchos \u00e1ngulos desafiantes que normalmente requerir\u00edan estructuras de soporte, lo que solo a\u00f1aden compromisos al dise\u00f1o y al rendimiento de la impresi\u00f3n 3D con metal. Nuestra tecnolog\u00eda proporciona la capacidad de imprimir en \u00e1ngulos de cero grados sin soportes, y eso demostr\u00f3 ser una necesidad con las volutas internas\u201d<\/span><\/i>. Con la impresi\u00f3n 3D, tambi\u00e9n pudieron crear un dise\u00f1o \u00fanico compuesto, en lugar de combinar tres partes.<\/span><\/p>\n

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Parte de la carcasa del compresor impresa en 3D con el sistema Sapphire de VELO3D, utilizando su tecnolog\u00eda de fabricaci\u00f3n aditiva de metal sin soportes.<\/p><\/div>\n

El flujo de trabajo de VELO3D<\/h3>\n

Para configurar el dise\u00f1o para la impresi\u00f3n 3D, el archivo se incorpor\u00f3 al software Flow de preimpresi\u00f3n de VELO3D. Una vez que se configur\u00f3 en el software CAD<\/a>, la pieza de Inconel se imprimi\u00f3 en aproximadamente 3 d\u00edas y medio en el sistema Sapphire de Duncan Machine Products (el fabricante contratado para este proyecto). Adem\u00e1s, el software Assure de VELO3D monitore\u00f3 e inform\u00f3 aspectos cr\u00edticos en tiempo real, indicando mediciones fuera de lo nominal. El software captura puntos de datos relevantes, junto con el an\u00e1lisis de tendencias, en un informe de construcci\u00f3n integral que brinda a los usuarios informaci\u00f3n clave. Los resultados son esenciales para ganar confianza en el proceso de fabricaci\u00f3n aditiva, raz\u00f3n por la cual VELO3D ha puesto \u00e9nfasis en el desarrollo y la mejora de esta soluci\u00f3n de software.<\/span><\/p>\n

\u00bfEl futuro de las tecnolog\u00edas sostenibles?<\/h3>\n

Los ingenieros de Mohawk explicaron que estaban entusiasmados con el potencial de la fabricaci\u00f3n aditiva y creen que puede tener un gran impacto en su negocio para el futuro. Walton comenta: <\/span>\u201cLa impresi\u00f3n 3D nos abre nuevos mercados y encaja perfectamente porque nuestra especialidad son las m\u00e1quinas personalizadas. Definitivamente abre la puerta a nuevas oportunidades para la creaci\u00f3n de prototipos rentables, as\u00ed como la fabricaci\u00f3n de piezas para sistemas personalizados\u201d<\/span><\/i>. De hecho, los ingenieros fueron capaces de no comprometer la intenci\u00f3n del dise\u00f1o, innovar m\u00e1s r\u00e1pido y reducir los costes de fabricaci\u00f3n, al tiempo que aumentaron el rendimiento con la impresi\u00f3n 3D de metal. Para obtener m\u00e1s informaci\u00f3n sobre la tecnolog\u00eda y las aplicaciones de VELO3D, puedes visitar su sitio web oficial<\/strong><\/a>.<\/span><\/p>\n

Este material se basa en el trabajo respaldado por la Oficina de Eficiencia Energ\u00e9tica y Energ\u00eda Renovable (EERE) del Departamento de Energ\u00eda de EE. UU. Con el n\u00famero de premio de la Oficina de Tecnolog\u00eda de Energ\u00eda Solar (SETO) DE \u2010 EE0008374.<\/p>\n

*Cr\u00e9ditos foto de portada: Ryan Askew, ingeniero de aplicaciones en VELO3D, con la parte de la carcasa del compresor impresa en 3D de Mohawk para el proyecto del sistema de energ\u00eda solar concentrada del DOE.<\/em><\/p>\n

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