Investigadores de Maine desarrollan el 3Dirigo X, un barco impreso en 3D diseñado para navegar en alta mar a 40 nudos.
- 🚤 Barco de 9,1 metros impreso en 3D.
- ⚡ Velocidad de impresión multiplicada por 25.
- 🌊 Diseñado para navegar en mar abierto.
- 🏭 Fabricación sin los grandes moldes tradicionales.
- 💻 Diseño digital modificable antes de fabricar.
- 🌲 Tecnología compatible con el desarrollo de futuros materiales biobasados.
¿Por qué importa?
La fabricación de grandes embarcaciones depende habitualmente de moldes, herramientas específicas, numerosas operaciones y cadenas de suministro complejas. La impresión 3D de gran formato plantea otra forma de trabajar: enviar un diseño digital a una máquina capaz de fabricar estructuras de varios metros, modificarlo rápidamente y reducir parte del utillaje necesario.
La Universidad de Maine acaba de llevar esa idea bastante más lejos. Su nuevo 3Dirigo X es una embarcación de 9,1 metros fabricada mediante impresión 3D de gran formato y diseñada para enfrentarse a condiciones reales en mar abierto.
No se trata simplemente de demostrar que puede imprimirse algo tan grande. Eso ya lo hicieron en 2019. Ahora la pregunta es mucho más interesante: ¿puede convertirse esta tecnología en una herramienta industrial fiable para fabricar barcos?
Del experimento de 2019 a un barco preparado para el Atlántico
El nuevo 3Dirigo X procede del trabajo realizado en el Advanced Structures and Composites Center (ASCC) de la Universidad de Maine, en Estados Unidos.
El centro ya llamó la atención en 2019 con el primer 3Dirigo, una embarcación de 7,62 metros y aproximadamente 2.268 kg fabricada en unas 72 horas mediante impresión 3D a gran escala. Aquel proyecto sirvió fundamentalmente para demostrar las dimensiones que podía alcanzar la fabricación aditiva.
Siete años después, el objetivo ha cambiado.
3Dirigo X tiene aproximadamente 9,1 metros de eslora y ha sido diseñado teniendo en cuenta las cargas estáticas y dinámicas, vibraciones, impactos y fuerzas hidrodinámicas asociadas a una embarcación rápida.
Está preparado para aproximarse a los 40 nudos, unos 74 km/h, en condiciones marítimas exigentes.
Ese detalle separa bastante bien los dos proyectos. El primero demostraba que era posible imprimir un barco. El segundo intenta demostrar que un barco impreso puede comportarse como una embarcación de altas prestaciones.
La impresora ahora deposita unos 227 kg de material cada hora
Uno de los avances más relevantes no está en el agua. Está en la velocidad de fabricación.
Cuando comenzó esta línea de investigación, el sistema depositaba alrededor de 9 kg de material por hora. Actualmente puede alcanzar aproximadamente 227 kg/h.
Es decir, la velocidad de deposición se ha multiplicado por unas 25 veces.
La mejora procede de varios frentes: evolución de los materiales compuestos, control del proceso, sensores, modelización digital y mejoras en los propios sistemas de impresión.
Y todavía queda margen.
La Universidad de Maine prepara su nueva Factory of the Future, integrada en las instalaciones GEM —Green Engineering and Materials—, donde espera alcanzar velocidades de deposición próximas a 454 kg/h.
A esa escala empieza a difuminarse la frontera entre una impresora 3D experimental y una auténtica línea industrial de fabricación.
El verdadero cambio puede estar en eliminar los moldes
La construcción convencional de embarcaciones de materiales compuestos suele requerir moldes específicos para fabricar determinadas geometrías del casco.
Ese sistema funciona muy bien cuando se producen suficientes unidades para amortizar el coste del molde. Resulta menos atractivo para series cortas, prototipos, embarcaciones personalizadas o diseños que cambian frecuentemente.
La fabricación aditiva cambia esa lógica.
El casco parte de un modelo digital que puede modificarse antes de enviarlo a fabricación. Una misma instalación podría producir diferentes geometrías sin construir un molde completamente nuevo para cada una.
Esto abre posibilidades interesantes para embarcaciones especializadas, vehículos marinos autónomos, plataformas para sensores, barcos de investigación o componentes de sustitución.
También permitiría trabajar de otra manera: fabricar cuando se necesita una pieza en lugar de mantener grandes inventarios físicos.
El almacén, al menos parcialmente, podría convertirse en una biblioteca de archivos digitales.
Gemelos digitales para aprender de cada barco fabricado
3Dirigo X también funciona como banco de pruebas de otra transformación industrial menos visible: el gemelo digital.
La estructura física puede vincularse con modelos informáticos que representan su geometría, materiales y comportamiento previsto.
Los datos obtenidos durante fabricación y ensayos sirven después para comprobar si el modelo estaba en lo cierto, detectar desviaciones y modificar el siguiente diseño.
En vez de separar diseño, fabricación y ensayo en etapas prácticamente independientes, aparece un ciclo continuo: diseño → simulación → impresión → ensayo → datos → nuevo diseño.
Cada unidad puede aportar información para fabricar mejor la siguiente.
La combinación de sensores, computación avanzada e inteligencia artificial será especialmente importante si estas impresoras terminan funcionando de manera más autónoma, ajustando parámetros durante la fabricación cuando detecten desviaciones.
La conexión más interesante: imprimir estructuras enormes con materiales procedentes de la madera
El trabajo de la Universidad de Maine resulta especialmente interesante porque no se limita a construir impresoras gigantes.
El ASCC lleva más de dos décadas investigando materiales compuestos de origen forestal y desarrolla materias primas renovables basadas, entre otros recursos, en fibras de madera y nanocelulosa.
La misma infraestructura de fabricación aditiva se utiliza en proyectos muy diferentes.
Uno de los ejemplos más conocidos es BioHome3D, una vivienda experimental fabricada mediante impresión 3D a gran escala utilizando materiales de origen biológico.
La nueva Factory of the Future pretende ampliar precisamente esta combinación entre impresión 3D, materiales biobasados, robótica, sensores, inteligencia artificial y fabricación digital.
Ahí aparece una posibilidad especialmente atractiva: sustituir progresivamente parte de los polímeros y materiales de origen fósil utilizados en fabricación aditiva por materias primas renovables.
Eso sí, no debe extrapolarse automáticamente al 3Dirigo X. La información publicada sobre esta embarcación no proporciona una composición detallada suficiente para atribuirle las mismas características ambientales que a otros proyectos biobasados del centro.
Una fábrica capaz de cambiar de producto modificando un archivo
Quizá la consecuencia industrial más profunda de esta tecnología no sea fabricar barcos más deprisa.
Puede ser fabricar muchas cosas diferentes con la misma infraestructura.
Una instalación de fabricación aditiva de gran formato puede producir cascos, componentes marítimos, moldes industriales, elementos estructurales o piezas para construcción modificando fundamentalmente los modelos digitales y determinados parámetros del proceso.
La Universidad de Maine ya está investigando aplicaciones en construcción, transporte, energía, defensa y sector marítimo.
Esto podría favorecer instalaciones de producción regionales mucho más flexibles.
En lugar de transportar determinadas estructuras enormes a miles de kilómetros, algunos productos podrían fabricarse más cerca de su destino a partir de archivos digitales certificados y materias primas disponibles regionalmente.
No servirá para todo. Pero para piezas grandes, personalizadas y fabricadas en series pequeñas, tiene bastante sentido.
Todavía tiene que demostrar que puede competir con un astillero
3Dirigo X sigue siendo una plataforma experimental, no el anuncio de una nueva gama comercial de embarcaciones.
Ahora comienza una fase decisiva.
El barco deberá navegar y acumular horas de funcionamiento para comprobar cómo responde la estructura frente a oleaje, impactos, vibraciones, fatiga, esfuerzos repetidos y exposición prolongada al medio marino.
También habrá que demostrar que el proceso puede repetirse manteniendo propiedades previsibles.
En construcción naval no basta con fabricar una pieza que aparentemente funciona. Las estructuras necesitan procedimientos de inspección, criterios de calidad, trazabilidad de materiales y garantías sobre su comportamiento durante años.
La Universidad de Maine reconoce precisamente estos desafíos: para dar el salto industrial, el proceso tendrá que ser repetible, inspeccionable y económicamente competitivo.
Y eso todavía está por demostrar.
Potencial
La aportación ambiental más interesante de esta tecnología probablemente no estará en sustituir mañana todos los astilleros por impresoras gigantes.
Resulta más razonable imaginar un modelo híbrido.
Los métodos tradicionales seguirían ocupándose de los procesos donde son eficientes, mientras la fabricación aditiva podría utilizarse para prototipos, moldes reutilizables, repuestos, componentes personalizados y pequeñas series.
Si además los nuevos sistemas incorporan materiales reciclados o de origen biológico, electricidad renovable y diseños pensados desde el principio para reparación y reciclaje, el beneficio podría ser considerablemente mayor.
Otra posibilidad es prolongar la vida útil de barcos e infraestructuras marítimas mediante repuestos fabricados bajo demanda. Una pieza descatalogada podría reconstruirse digitalmente y producirse localmente, evitando sustituir conjuntos completos por falta de un componente.
El objetivo más interesante, por tanto, no debería ser imprimir más objetos porque la tecnología lo permite. Debería ser fabricar únicamente lo necesario, utilizar menos recursos auxiliares y diseñar productos que puedan mantenerse durante más tiempo.
3Dirigo X todavía no demuestra que ese modelo sea ambientalmente mejor.
Pero sí demuestra algo previo y bastante importante: la fabricación aditiva de gran formato está dejando de ser una curiosidad de laboratorio para enfrentarse a condiciones industriales reales.
Deja una respuesta