El Laboratorio Nacional de Oak Ridge (ORNL) y sus socios industriales están implementando tecnologías de manufactura avanzada, como la impresión 3D a gran escala y la automatización impulsada por IA, para reparar las fracturadas cadenas de suministro industriales de Estados Unidos.
Por ejemplo, dentro de una avanzada instalación en Tennessee, un robot gigante de tres brazos llamado MedUSA fabricó un recipiente a presión nuclear de tres por cinco pies guiando acero fundido en su lugar. Cerca de allí, se exhibía un modelo de 12 pies de un limitador de impacto, fabricado con plástico resistente en lugar de la madera convencional. Estas fueron pruebas de fuego para el futuro de la industria estadounidense.
El sector industrial de Estados Unidos enfrenta serios obstáculos operativos, impulsados por cadenas de suministro irregulares y una escasez de trabajadores calificados. Estos problemas han generado retrasos extremos en sectores de infraestructura como la energía hidroeléctrica, donde la adquisición de componentes personalizados importantes puede demorar ahora más de diez años.
Más de 350 líderes se reunieron en ORNL para las Jornadas de Innovación en Materiales y Manufactura (M2IND). Discutieron formas de acelerar la adopción de tecnologías de manufactura avanzada.
El objetivo de M2IND era simple pero ambicioso: eliminar los obstáculos administrativos y técnicos que ralentizan la tecnología avanzada y convertir los avances de laboratorio en realidad en la planta de producción antes de que se agote el tiempo.
“Queremos asegurarnos de contar con aportes de la industria para ayudar a guiar nuestra investigación y garantizar que el trabajo en Oak Ridge y en la Instalación de Demostración de Manufactura (MDF) sea valioso para los fabricantes estadounidenses y tome en cuenta las cadenas de suministro necesarias para comercializar nuevas tecnologías”, señaló el director de MDF, Ryan Dehoff.
Manufactura avanzada de vía rápida
El evento presentó dos grandes estructuras de energía nuclear impresas en 3D. Los investigadores trabajaron con la Universidad de Maine para imprimir un modelo de polímero reforzado con fibra de vidrio de un limitador de impacto. Este componente masivo protege los contenedores de envío de combustible nuclear gastado durante el transporte y reemplaza los diseños tradicionales de madera.
Los científicos también utilizaron un sistema robótico de tres brazos para imprimir un recipiente a presión de acero con una geometría compleja en forma de domo. Este proyecto demuestra cómo la manufactura aditiva puede producir piezas metálicas grandes que habitualmente enfrentan problemas de producción.
Los recipientes de reactor estándar utilizan forja y soldadura a gran escala, procesos que enfrentan límites severos de capacidad doméstica. El recipiente impreso en 3D sirvió como caso de prueba para evaluar la manufactura aditiva como una alternativa viable.
Problemas en la cadena de suministro
Los participantes destacaron necesidades urgentes de cadenas de suministro resilientes, materiales alternativos y una cualificación de piezas más rápida. También presionaron para combinar la manufactura con IA, robótica e ingeniería digital. Se formaron nuevas asociaciones para convertir rápidamente la investigación de laboratorio en herramientas prácticas para los fabricantes.
Representantes de cuatro oficinas del Departamento de Energía y funcionarios de defensa se unieron a líderes de los sectores de energía, manufactura y tecnología en el evento. Juntos, identificaron varios obstáculos clave que enfrenta la industria estadounidense. Estos desafíos incluyen una capacidad local limitada para piezas metálicas grandes y largos tiempos de entrega de componentes.
ORNL formó asociaciones industriales clave para llevar la investigación al uso práctico en fábrica. Sin embargo, como enfatizaron repetidamente los participantes del foro, imprimir una pieza es solo la mitad de la batalla. Lograr su certificación para el uso en el mundo real es donde a menudo se pierde el impulso.
Para cerrar esa brecha, ORNL anunció un esfuerzo de investigación conjunto con el Laboratorio Nacional de Idaho para estandarizar métodos de cualificación digital en diferentes instalaciones.
Los investigadores esperan proporcionar a los reguladores los datos necesarios para certificar componentes nucleares y energéticos impresos en 3D en meses en lugar de años. Planean lograr esto utilizando sensores en tiempo real, aprendizaje automático y algoritmos de seguimiento de defectos durante el proceso de construcción.
Con nuevas asociaciones firmadas con gigantes energéticos como SLB y Kairos Power, el impulso es claro. La urgencia ha reemplazado a la rutina. Estados Unidos corre para reconstruir su núcleo de manufactura doméstica, comenzando directamente en el piso del laboratorio.
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Vía Interesting Engineering.
