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Cuestión de forma
Cooperación entre empresas para
la fabricación de rodetes Francis
Autor: Ingo Ederer, Fotografías:
voxeljet technology
En la era del cambio climático,
del encarecimiento de los costes energéticos y de una
actitud general crítica frente a los problemas medio ambientales,
la producción de energía renovable es objeto de
creciente demanda. La propia crisis económica no ha tenido
más que unos efectos mínimos sobre la venta de
este tipo de sistemas. La empresa Wolfensberger está dedicada
a satisfacer los altos estándares técnicos planteados
a la construcción de instalaciones con rodetes de turbina
y utiliza para ello los procedimientos de elaboración
rápida de prototipos de voxeljet technology.
En todo el mundo, poco más
del 18% de la energía eléctrica renovable procede
de centrales hidráulicas. En Alemania, la contribución
de esta fuente de energía a la producción energética
total es de, aproximadamente, el 3,5%, en Austria supone un 55%
y en Suiza alcanza incluso el 60%. No sorprende por tanto que
Wolfensberger, una empresa de fundición con una amplia
experiencia y saber en la fabricación de rodetes para
turbinas, tenga su sede en Suiza. Asentada en Bauma, en el Oberland
de Zurich, la empresa da empleo a más de 300 trabajadores
dedicados a la fundición de, aproximadamente, 2.000 toneladas
de material de hierro fundido y acero al año. Sin perder
su fuerte presencia regional, goza de una excelente posición
en el mercado internacional, distribuyendo su producción
por Europa, Corea e India. "Hace aproximadamente seis años
comenzamos con la producción de piezas para centrales
hidráulicas y, desde entonces, hemos vivido un enorme
e intenso crecimiento. En este momento, esta parte de la producción
supone, aproximadamente, el 10% de nuestro volumen total de facturación",
señala Thomas Iten, director de ventas de la empresa de
fundición. "A pesar del contexto de crisis económica,
el campo de las energías renovables experimenta unas cifras
de crecimiento claramente positivas".
Materiales sujetos a un elevado
nivel de carga
Desde mediados de 2006, Wolfensberger
trabaja en la fabricación de prototipos y series limitadas
de rodetes en estrecha colaboración con voxeljet technology
GmbH. Por consiguiente, la fundición también optó
por esta empresa para la fabricación de rodetes Francis
de pequeño y mediano tamaño para ser utilizadas
en centrales hidráulicas.
Desde el punto de vista tecnológico, todas las fases de
elaboración de piezas para turbinas (como los rodetes
Francis) exigen un amplio conocimiento y experiencia. Debido
a la compleja geometría de las piezas (por ejemplo, paletas
de turbina curvadas hacia el interior y con bordes rebajados)
y al elevado nivel de carga al que se ven sometidos los materiales,
son muy pocas las fundiciones que se atreven a trabajar en este
campo (figura 1).
"Para garantizar una máxima calidad, es esencial
una perfecta cooperación al más alto nivel técnico.
Y este es, precisamente, el tipo de cooperación establecido
entre Wolfensberger y voxeljet. Además de los aspectos
técnicos es esencial contar con una base permanente de
comunicación abierta entre ambas partes", señala
el Dr. Ingo Ederer, Director general de voxeljet.
La empresa con sede en Augsburgo produce moldes y núcleos
de arena para la fundición de metal en un proceso de fabricación
por capas. En el proceso, el material de moldeado se dispone
en finas capas sobre una base de moldeado. A continuación
se imprime de forma selectiva con resina de furano. La resina
une las partículas dentro y por debajo de la capa. De
esta forma, los moldes deseados se generan por ordenador y de
forma totalmente automática capa a capa. El procedimiento
aditivo permite crear geometrías complejas con la mayor
precisión.
La empresa de Augsburgo cuenta, en este momento, con más
de seis instalaciones del tipo S15 capaces de fabricar piezas
y núcleos de un tamaño de hasta 1,5 m x 0,75 m
x 0,7 m en distintos materiales (entre los que destaca la arena
de cuarzo). Así, voxeljet transforma cada semana 25 toneladas
de arena en moldes. La producción es "a demanda",
esto es, el cliente envía los datos CAD en 3D de la geometría
deseada y define el número de piezas y el plazo de suministros.
Transcurridos al menos tres días, se tiene el molde listo
para fundición que se envía al cliente por mensajero
o servicio de transporte.
Predestinado a la fabricación
de prototipos
En el caso de los rodetes Francis,
la empresa de fundición envió los datos CAD de
la forma acostumbrada, esto es, por correo electrónico.
Una vez comprobado el conjunto de datos, éste se transmite
al sistema. En el sistema, las piezas se producen en kerfalita
(un material de moldeado adecuado para la fundición de
hierro y acero) en capas finas de 0,3mm (figura 2). Una vez finalizado
el proceso de construcción, se limpian los restos de arena
de las piezas, éstas se limpian con aire comprimido y,
a continuación, se envían a la fundición
con un servicio de transporte (figura 3). Las piezas de moldeado
se unen y se recubren con un colado de acero inoxidable resistente
a la corrosión a 1.650ºC.
"El procedimiento de voxeljet es el método ideal
para la fabricación de prototipos ya que deja de ser necesaria
la fabricación de modelos caros basada en un método
tradicional con moldes, herramientas y cajas de núcleo",
señala Paul Stadler, director de la preparación
de trabajo de función con arena de Wolfensberger. Esto
se traduce en un considerable ahorro de gastos, ya que en la
fase de desarrollo y de pruebas de los rodetes suele ser necesario
ajustar y modificar los datos de construcción. Esto se
aplica a la construcción de nuevos modelos, una labor
que con la forma de construcción tradicional, supone una
gran inversión de tiempo y dinero. El procedimiento de
voxeljet permite realizar modificaciones de una forma extremadamente
sencilla. Prácticamente un simple clic de ratón
permite iniciar de forma inmediata la fabricación controlada
por ordenador de una nueva pieza de moldeado.
Otra ventaja de este procedimiento es la libertad de diseño.
En el procedimiento clásico con núcleos, a menudo
había que reunir distintas piezas para dar forma al producto
final deseado. Por contra, el procedimiento de la empresa de
Augsburgo permite elaborar grandes piezas en una sola pieza así
como muescas traseras. Esto tiene un efecto muy positivo en la
precisión de las piezas de fundición y reduce los
gastos de limpieza ya que al no haber uniones de núcleo
desaparecen también los hilos de soldadura. La alta calidad,
lo reducido de los costes y los breves tiempos de entrega son
una sólida base para dar continuidad a una colaboración
productiva y orientada al cliente de ambas empresas.
Ingo Ederer, Director general
de voxeljet technology GmbH, Augsburgo
Figura (DSC0022 P2-While-printing)
: Después de comprobar los datos CAD y de transmitirlos
al sistema, se puede iniciar la producción de las piezas
en unas horas.
Figura (DSC02537, DSC02538) : Después de eliminar la arena
de las piezas y de limpiarlas con aire comprimido, se envían
al cliente por servicio de transporte.
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