Meltio ayuda a ExxonMobil a reducir los costos y los tiempos de entrega gracias a la impresión 3D metálica con hilo de titanio y láser
La industria del petróleo y el gas (oil&gas) exige una fiabilidad rigurosa de los equipos. En la refinería de ExxonMobil en Baton Rouge, Luisiana, es fundamental proteger los paneles de los sistemas críticos de la contaminación por fluidos. Este caso práctico detalla la transición estratégica de la fabricación sustractiva convencional a la tecnología de deposición de metal por láser (LMD) de Meltio, utilizando la impresora 3D de metal industrial Meltio M600, la tecnología industrial de deposición por energía dirigida (DED).
También muestra cómo el titanio nunca fue un material que ExxonMobil tuviera en cuenta para sus operaciones de fabricación. Sin embargo, gracias a la tecnología de Meltio, se dieron cuenta de que no solo es una solución viable, sino también rentable, sin comprometer la calidad ni el rendimiento de las piezas.
La solución final surgió al rediseñar un dispositivo protector antiderrame para la maquinaria. Esto permitió a los equipos de ingeniería lograr mejoras estructurales y un ahorro de costos considerable.
Caso ExxonMobil
1. Identificación del cuello de botella en ExxonMobil
El dispositivo anti capilar existente, diseñado para evitar que el aceite se filtrara por los cables del termopar hasta el interior de la caja del instrumento, adolecía de importantes limitaciones de diseño y funcionamiento.
2. Cambio al titanio 64
La primera decisión fue pasar del material original a uno más eficiente y eficaz. Tras considerar y probar varias opciones, se optó por el titanio 64: Se trata de un material más ligero y económico en comparación con el original, y un material ya parametrizado con la tecnología de Meltio que supera las limitaciones metalúrgicas y térmicas. Sin embargo, la adaptación de estos componentes de alta resistencia a la fabricación aditiva planteó distintos obstáculos metalúrgicos y operativos.
Requisitos atmosféricos: El material elegido, el titanio 64, requiere un entorno estrictamente inerte para alcanzar propiedades microestructurales óptimas. La generación de esta atmósfera exige aproximadamente una hora y media de tiempo de máquina para eliminar el oxígeno antes de la impresión.
Limitaciones térmicas: El titanio requiere un tiempo mínimo de capa de siete minutos para evitar el sobrecalentamiento, lo que hace que la producción estándar de una sola pieza sea ineficiente debido a los excesivos tiempos de inactividad.
Defectos de deposición: Las pruebas iniciales de impresión 3D del cuerpo principal revelaron oxidación superficial causada por la acumulación térmica localizada, junto con un exceso de material en las alas de sujeción laterales. Además, los rápidos movimientos de desplazamiento durante la impresión desplazaron físicamente el cuerpo principal no anclado, lo que provocó que el láser perdiera el enfoque.
«Los equipos de refinería deben soportar condiciones extremas y vibraciones constantes. Al rediseñar el componente y fijarlo firmemente en su sitio durante el proceso de impresión, creamos una barrera de titanio sólida y estanca que cumple con creces los estrictos estándares de fiabilidad exigidos por ExxonMobil».
3. Fabricación aditiva estratégica en ExxonMobil
Los equipos de ingeniería aprovecharon el sistema Meltio M600 de deposición de metal para llevar a cabo un rediseño completo de la pieza, adaptado a la impresión en 3 ejes, del utillaje a medida a la deposición avanzada
Ingeniería de fijaciones. Para maximizar la eficiencia de la inertización de la cámara, los ingenieros fabricaron mediante procesos aditivos una fijación a medida utilizando SS-316Lsi depositado sobre una placa base de SS304. Este utillaje permitió la producción en serie de cuatro componentes simultáneamente, lo que aumentó de forma natural los tiempos de reposo entre capas y eliminó los problemas de oxidación de la superficie.
Estrategias de deposición avanzadas. El cuerpo principal se rediseñó con un límite de saliente de 75 grados. Para evitar estructuras de soporte complejas, el equipo implementó un enfoque de impresión no planar. Utilizando las funciones de sondeo del M600, la máquina ejecutó un toque de salida del eje Z en el punto más bajo del sustrato, depositando elementos directamente sobre la superficie curva. La tapa también se rediseñó para incorporar perímetros huecos diseñados específicamente para albergar un sellador de silicona.
Reducción del 42 % en los costos y del 90 % en los plazos de entrega. Logro conseguido por ExxonMobil tras incorporar la tecnología de Meltio.
4. Cuantificación del impacto
La transición al proceso LMD de Meltio reportó ventajas operativas decisivas.
Eficiencia financiera. El costo unitario del conjunto completo se redujo en un 42 %.
Reducción del plazo de entrega. Se redujo drásticamente, pasando de unas 4 a 6 semanas estimadas a exactamente 58,8 horas.
5. La deposición de metal por láser como el futuro de la fabricación de componentes para el sector del petróleo y el gas
La sustitución del mecanizado CNC por la tecnología de deposición de metal por láser para los componentes de titanio 64 ofrece una optimización geométrica rigurosa y beneficios económicos tangibles. Al abordar comportamientos térmicos específicos y emplear un sistema inteligente de sujeción por lotes, ExxonMobil Baton Rouge modernizó con éxito un dispositivo de protección crítico.
La reducción resultante gracias a la utilización de la tecnología de impresión 3D de metal de Meltio del 42 % en el costo unitario, confirma que este proceso es una solución de fabricación altamente competitiva para los entornos del sector del petróleo y el gas.
Comentarios del proyecto
«Antes de la DED por hilo, nunca habíamos pensado en utilizar piezas de titanio porque era muy caro, pero tras pasar a la tecnología de Meltio descubrimos que es bastante asequible», aseguran desde el equipo de ingenieros de ExxonMobil en Estados Unidos.
«Abandonar el mecanizado tradicional cambió por completo la rentabilidad de nuestra producción. Redujimos los costos unitarios en un 42 % y acortamos los plazos de entrega de seis semanas a poco menos de 60 horas, lo que demuestra que la fabricación aditiva aporta un valor económico real al sector del petróleo y el gas».
«Este exitoso caso de uso industrial pone de relieve algo muy significativo para el sector: la fabricación aditiva de metales ya no es una tecnología de laboratorio, sino una herramienta industrial real para sectores críticos como la energía, la petroquímica y la defensa. Al poder fabricar componentes de titanio se reducen los costos, tiempos de entrega y la dependencia logística ». «El sector del petróleo y el gas es uno de los ámbitos en los que nuestra tecnología aporta mayor valor añadido, especialmente dada la necesidad de piezas resistentes a la corrosión, a altas temperaturas y a entornos extremos. La capacidad de producir o reparar componentes de titanio de forma rápida y local supone una enorme ventaja estratégica para los operadores y las grandes empresas energéticas», afirmó José Luis Sánchez, director general de Meltio.
«En Meltio llevamos tiempo defendiendo que el futuro pasa por fabricar más cerca del punto de uso, con cadenas de suministro más resilientes y sostenibles. Casos como este confirman precisamente esa visión: menor dependencia de fuentes externas, menos existencias, menos tiempos de inactividad y una mayor capacidad de respuesta industrial».
«Históricamente, el titanio ha sido un material limitado por sus elevados costos de mecanizado y fabricación. La fabricación aditiva con filamentos metálicos abre la puerta a la democratización de su uso industrial, haciendo que aplicaciones que antes eran inviables sean ahora económicamente viables». «Además, este tipo de avances encajan perfectamente con la nueva necesidad global de soberanía industrial y autonomía tecnológica. Europa necesita sus propias capacidades para fabricar componentes críticos, y tecnologías como la nuestra serán clave para esa transformación».
Fuente: Meltio
