La Marina debe hacer todo lo posible por la fabricación aditiva, dice un funcionario

TECNOLOGÍAS EMERGENTES

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Los medios tradicionales de fabricar piezas metálicas mediante fundición y forja han servido bien a la humanidad durante los últimos 2.600 años aproximadamente, pero la fabricación aditiva, también conocida como impresión 3D, es el futuro, al menos en lo que respecta a la Marina, un servicio de alto nivel. dijo el líder.

El servicio marítimo ha aparecido últimamente en algunos titulares al instalar impresoras 3D a bordo de los barcos, lo que permite a los marineros fabricar piezas perdidas o rotas en el acto sin tener que esperar semanas o meses para recibir reemplazos.

Se trata de un avance positivo, dijo Matt Sermon, director ejecutivo de la oficina ejecutiva del programa de submarinos estratégicos.

Sin embargo, predijo que los fabricantes de barcos y sus proveedores tendrán que pasar de los medios tradicionales de fabricación de piezas metálicas a estas técnicas de fabricación avanzadas. Es la única manera de resolver los problemas actuales y futuros de la cadena de suministro de la Marina, afirmó.

“Creo sinceramente que la fabricación aditiva metálica es el camino hacia la capacidad y la capacidad que necesita para los materiales críticos en la base industrial submarina. Y lo mismo se aplica a los buques de superficie y sus sistemas, y también al sostenimiento”, dijo recientemente en la conferencia anual de la Sociedad Estadounidense de Ingenieros Navales en Arlington, Virginia.

Para Sermon, quien se ha convertido en una voz líder en la Armada para reactivar la capacidad de fabricación del país, la fabricación aditiva no es algo en una lista de deseos, sino una necesidad si el servicio quiere entregar todos los barcos y submarinos que planea construir en el próximos años.

Actualmente existen problemas en la cadena de suministro de piezas fabricadas con metales pesados ​​mediante fundición y forja. La Marina está trabajando con proveedores para capacitar a los trabajadores y hacerlos más eficientes, pero eso no será suficiente en los próximos años, afirmó Sermon.

Sólo el sector submarino pretende producir tres barcos al año, dos submarinos de clase Virginia y uno de clase Columbia. Luego están los programas de modernización y mantenimiento.

“Hay una guerra por el talento. En particular, me refiero a la fuerza laboral manufacturera”, dijo Sermon.

Entre la Armada, los principales constructores navales y sus aproximadamente 17.000 proveedores, habrá una escasez de unos 100.000 trabajadores en programas submarinos durante la próxima década, estimó la Armada.

“Hoy estamos en la lucha, invirtiendo en esos sectores del mercado, trabajando con proveedores para ayudar en su lado de recursos humanos, su fuerza laboral, ese tipo de cosas”, dijo Sermon. Pero cuando la Marina analiza sus futuras demandas de fabricación, no ve que tenga la capacidad necesaria, dijo.

En cuanto al nivel de preparación tecnológica para los nuevos sistemas necesarios para construir los submarinos, la Armada lo está haciendo bien. Pero cuando se trata de niveles de preparación manufacturera, las perspectivas no son tan buenas, añadió.

La oficina ejecutiva del programa para submarinos estratégicos tiene una base de datos de aproximadamente 5.500 piezas que rastrea. La comunidad de buques de superficie tiene un catálogo similar. Seis metales diferentes, que se negó a nombrar públicamente, representan la mayoría de esos artículos, muchos de ellos válvulas, accesorios y sujetadores.

La Marina está empezando a adquirir impresoras 3D para estos metales pesados, afirmó Sermon. Según sus estimaciones, la tecnología tiene el potencial de reducir radicalmente los plazos de entrega de piezas nuevas.

"La reducción del ochenta por ciento en el cronograma para los componentes que necesitamos en los astilleros, para los componentes que necesitamos en las nuevas construcciones, no es poco realista", dijo. Las estimaciones para algunos componentes llegan hasta el 95 por ciento, y para otros entre el 50 y el 60 por ciento, dependiendo del tipo de máquina, dijo. "Pero en general, el 80 por ciento no está descartado", añadió.

En octubre pasado, la Marina (y el contratista Austal USA) cortaron la cinta del Centro de Excelencia de Fabricación Aditiva en Danville, Virginia, que reunió todos los programas relacionados con el servicio bajo un mismo techo.

El consorcio que opera allí desarrollará recetas de piezas calificadas que pasarán a la industria para la producción en serie, según un comunicado de Austal USA. También se centrará en explotar la fabricación avanzada para la producción distribuida, trabajando para atraer nuevos participantes a la base industrial submarina y al mismo tiempo apoyar a las fundiciones de fundición con visión de futuro que buscan adoptar los procesos para reforzar su volumen de producción.

El centro ya está atrayendo industria a la región.

En febrero, el fabricante de aditivos IperionX anunció que se asociaría con Carver Pump para imprimir en 3D componentes de bombas de titanio para la Marina. Sus nuevas instalaciones estarán ubicadas a unas 25 millas del centro de la Marina en Danville, según un comunicado de prensa de las compañías.

El titanio es apreciado por la Marina por su excepcional resistencia a la corrosión y se utiliza ampliamente en todas las principales aplicaciones de bombas, y los componentes de titanio generalmente se fabrican mediante métodos de fundición de titanio, según el comunicado.

Carver diseñará los componentes de la bomba de titanio, guiará a IperionX en la creación de prototipos y liderará la calificación de estos componentes para la Marina. IperionX proporcionará su impresora 3D patentada y polvos de titanio. Parte de la chatarra que reciclará procederá de la Marina, señaló.

"Estados Unidos no tiene capacidad nacional para fabricar las grandes piezas fundidas de titanio necesarias para las bombas centrífugas de alto rendimiento", dice el comunicado.

Esto ha llevado a largos plazos de entrega para nuevos componentes de bombas provenientes de una cadena de suministro controlada por el extranjero que explota el metal titanio de alto costo y con alto contenido de carbono.

Sermon dijo que el Centro de Excelencia de Fabricación Aditiva ordenó "varias" máquinas de impresión 3D y la primera estaba programada para llegar a Danville en febrero. Las entregas continuarán durante todo el año.

El objetivo es tener impresoras 3D en funcionamiento para los seis metales más importantes para marzo de 2024 y producir cinco piezas fabricadas aditivamente que se instalarán en submarinos este año, dijo.

El centro también realizará algunas investigaciones académicas fundamentales que aún son necesarias para algunas aleaciones de acero que aún no están listas para la impresión 3D, añadió.

"Es un objetivo agresivo, lo reconozco, pero para marzo de 2024 estaremos maduros en esos seis materiales y los estaremos colocando en barcos y submarinos", dijo.

Mientras tanto, Naval Sea Systems Command ha desarrollado procesos de fabricación aditiva para más de 500 piezas aprobadas utilizadas en barcos y submarinos.

Doug Arnold, director de la dirección de ingeniería marina del Naval Sea Systems Command, dijo que la mayoría de las impresoras a bordo de submarinos y barcos en el mar utilizan polímeros en lugar de metales.

Los marineros los han utilizado para imprimir de todo, desde manijas de puertas rotas hasta parches en tuberías.

Si bien hay un par de impresoras metálicas en barcos de la Armada, todavía se está estudiando navegar con ellas a bordo, dijo.

"Es realmente el nivel de preparación de fabricación y la comprensión del nivel de riesgo lo que estamos dispuestos a aceptar para poder colocar estos componentes metálicos de fabricación aditiva a bordo de un barco", dijo.

Y está la cuestión de certificar que las piezas fabricadas en 3D son fiables. Hay volúmenes de datos e información sobre piezas metálicas forjadas y fundidas que se han utilizado durante décadas, pero la fabricación aditiva es relativamente nueva, añadió.

Otro tema es el desarrollo de los paquetes de datos técnicos, afirmó.

“¿Cómo nos aseguramos de que los paquetes de datos técnicos sean correctos para asegurarnos de obtener los componentes correctos que sean buenos para el barco, adecuados para el propósito y luego tal vez poder tomar esos paquetes de datos y ponerlos a disposición de otras organizaciones? " dijo, reconociendo que algunos proveedores querrán mantener su propiedad intelectual.

Sermon dijo: “Tenemos que aportar nuestro famoso, nuestro realmente increíble y sorprendente rigor técnico a las nuevas tecnologías”.

El contralmirante Jason Lloyd, ingeniero jefe y subcomandante de ingeniería y logística de sistemas marítimos navales, dijo que los beneficios potenciales de la impresión 3D de piezas metálicas a bordo de barcos en el mar "son simplemente enormes".

La primera impresora 3D de metal se embarcó a bordo de un barco de la Armada el verano pasado y la segunda se embarcará pronto en un barco anfibio.

“Hemos estado en el ciclo de tormenta, normalización y desempeño. Hemos estado en la 'asalto' durante muchos años y ahora estamos en la 'normalización'”, dijo.

Si los marineros necesitan una pieza, pueden comunicarse con el Centro de Guerra Naval de Superficie Carderock en Maryland para ver si tienen el paquete de datos técnicos de la pieza en sus archivos. Si no lo hacen, los ingenieros podrían desarrollar paquetes de datos y transmitirlos al barco. Si el barco tiene la misma impresora 3D, los marineros pueden crear la pieza mientras navegan, dijo Lloyd.

Citó un incidente reciente en el que un barco en el mar con una impresora de polímero tuvo una fuga crítica en una tubería y no había forma de arreglarla. Los marineros imprimieron un parche de polímero que funcionó perfectamente hasta que pudieron regresar a un puerto y realizar una reparación permanente.

“Tenemos marineros ingeniosos ahí fuera. Y si pones esta tecnología en sus manos, la utilizarán”, dijo Lloyd.

Arnold dijo que el siguiente paso es entrenar. Se ha invertido mucho tiempo, esfuerzo y financiación para que los Centros de Guerra Naval de Superficie se pongan al día con la tecnología de fabricación aditiva, pero poca capacitación en términos de los jóvenes ingenieros que sirven a bordo de los barcos.

Sermon dijo que el impulso para difundir la fabricación aditiva en la Marina tendrá que venir desde arriba.

La Marina no tuvo rival durante muchos años y no tomó riesgos. Pero ese ya no es el caso, dijo.

“Vamos a ir a aprender lecciones. ¿Vamos a cometer errores? Absolutamente. Al igual que todo el mundo comete errores al desarrollar tecnologías anteriores, ¿verdad? Pero lo haremos de la forma más segura posible con nuestro producto”, afirmó.

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El idiota inteligente que hay en mí quiere decir algo como; Si pueden imprimir en 3D el 80% de un motor de cohete, pueden imprimir en 3D un barco. Bueno, la mayoría de todos modos. ¡El "creador de cosas omnipresente" de Si-Fi está en camino!