El Centro de Excelencia de Fabricación Aditiva de Navantia (CEFAN), ubicado en Navantia Puerto Real, ha realizado desde su nacimiento en 2017 un total de 350 diseños de piezas viables para impresión en diversas técnicas de fabricación aditiva. En total, se han impreso más de 30.000 elementos.
De estos 350 diseños están en uso un total de 17 para la mejora de la productividad de los procesos de fabricación del astillero, y otros 18 diseños están embarcados para probar su efectividad en buques en operación. El resto están asociados a proyectos de investigación del CEFAN, que es una parte fundamental del Astillero 4.0.
Actualmente, en el CEFAN se están analizando las listas de repuestos de los buques antecesores de las fragatas F110 para analizar cuáles de ellos se podrían imprimir a bordo del buque usando impresoras 3D.
Los proyectos de investigación son vitales para el futuro del astillero 4.0
El objetivo es llegar a incluir en las F110 piezas impresas, tanto en la construcción como en su ciclo de vida. Muchos de los elementos que ya se han analizado son viables para poder sustituirlos por piezas en aditiva. El objetivo es que los buques puedan llegar a imprimir en 3D a bordo algunos repuestos.
Hito mundial
El conocimiento adquirido en estos cuatro años ha permitido empezar a construir la primera pala de timón del mundo fabricada mediante FA polimérica. Desde enero se ha estado realizando el diseño de la nueva pala de usando simuladores para comprobar que este nuevo diseño podrá resistir las fuerzas a las que estaría sometido en una navegación. La principal ventaja potencial es un ahorro de peso considerable.
Esta pieza supone un gran reto para el CEFAN y un hito en el mundo de la FA a nivel mundial. Supondrá obtener una reducción de peso en la popa del buque, lo que podrá traducirse en una reducción en el tamaño de los tanques de lastre.
Nuevos materiales
El CEFAN hace una vigilancia tecnológica del desarrollo de los nuevos materiales seleccionando aquellos que pueden ser interesantes para su aplicación en construcción naval por no presentar corrosión en el ambiente marino. Por el momento se han utilizado materiales como ASA (Acrilonitrilo Estireno Acrilato), muy recomendable para su uso en las zonas exteriores ya que no se degrada con los UV; ABS (Acrilonitrilo Butadieno Estireno), muy resistente y versátil, PA (Poliamida), muy resistente y fácilmente imprimible, PP (Polipropileno), que puede usarse para piezas que estén en contacto con agua y productos químicos, y TPU que es un material flexible.
Además de estos, se utilizan materiales compuestos aditivados con fibras de vidrio, carbono, keblar y partículas cerámicas. Cada material es usado en piezas especificas dependiendo de los requisitos mecánicos y físicos.
Ventajas
Realizar piezas en FA tiene ventajas en función de la solución que se dé a cada caso. En algunos casos se obtiene una reducción significativa del peso, en otras una mejora en su fabricabilidad y una reducción en el tiempo de producción; en otros casos, mejoras técnicas del elemento al hacer uso de la libertad de diseño que proporciona la FA; y, en otras, reducción del tiempo de mantenimiento.
El objetivo es llegar a incluir en las fragatas f110 piezas impresas con estas técnicas
En el caso de ser necesario el cambio de una rejilla de ventilación exterior tradicional de acero por una realizada mediante FA polimérica, se obtienen los siguientes beneficios: reducción de peso (de 25 kg a 4 kg), reducción del precio de fabricación (de 576 euros a 100 euros), reducción del tiempo de producción (de 48 horas a 4 horas), reducción del tiempo de mantenimiento (la rejilla polimérica no se degrada en el medio marino y la metálica sí) y mejoras técnicas del elemento ( modificando la geometría de las lamas se obtienen mejoras de reducción de sonido y de reducción de pérdidas de carga). Este es un ejemplo muy significativo ya que agrupa todas las ventajas de la FA.