La manufactura aditiva se utiliza actualmente principalmente para prototipos y series pequeñas. Los volúmenes de construcción de los sistemas comunes suelen limitar el área de aplicación a componentes más pequeños, una circunstancia que refuerza la sensación de que la impresión 3D solo es adecuada para aplicaciones compactas. Sin embargo, en el sector energético en particular —por ejemplo, en plantas eólicas o hidroeléctricas— se requieren estándares completamente diferentes: en las turbinas eólicas, por ejemplo, componentes individuales como los bujes de rotor pueden pesar hasta 60 toneladas.
Incluso en formatos grandes, los equipos de ingeniería persiguen los mismos objetivos que con los componentes más pequeños: máxima libertad de diseño, reducción de peso y uso de material, plazos de entrega más cortos y posibilidad de producción descentralizada. Para transferir estas ventajas de la manufactura aditiva a componentes en el rango de varias toneladas, voxeljet (representada en Latinoamérica por Brignone & Asociados) desarrolló el sistema de impresión 3D VX9000 en colaboración con GE Vernova y el Fraunhofer IGCV. El sistema marca un avance tecnológico significativo: escala la tecnología industrial de binder jetting a un nivel que cumple por primera vez con los requisitos de piezas fundidas de varias toneladas.
En septiembre de 2021, GE Vernova (anteriormente GE Renewable Energy), Fraunhofer IGCV y voxeljet anunciaron el lanzamiento de un proyecto de investigación conjunto para desarrollar una impresora 3D de arena de gran formato. El objetivo era optimizar la producción de moldes para piezas fundidas de la turbina eólica marina Haliade-X. La Advanced Casting Cell (ACC) fue diseñada para producir moldes de arena para piezas individuales de hasta 60 toneladas, más rápido, con mayor flexibilidad y con mayor eficiencia en el uso de recursos que los procesos de moldeo convencionales.
Una ventaja clave de la tecnología prevista era la drástica reducción en el tiempo de producción: en lugar de unas diez semanas, la fabricación podía completarse en solo dos. Además, el uso de manufactura aditiva en el lugar de instalación prometía una reducción significativa de los costos logísticos y de las emisiones de CO₂ asociadas.
El Ministerio Federal de Asuntos Económicos y Energía apoyó el proyecto como parte de un programa de innovación orientado a la tecnología.
La impresora 3D VX9000 de voxeljet fue diseñada como parte de la ACC. Se basa en la tecnología de binder jetting ya establecida por voxeljet. Este proceso consiste en solidificar selectivamente la arena, capa por capa, mediante un aglutinante. Esto permite producir geometrías complejas con alta precisión dimensional. Con un volumen de construcción de 9 x 7 x 1,8 metros, la impresora 3D supera el volumen de construcción de todas las demás impresoras 3D de arena comunes, convirtiéndola en una de las más grandes del mundo en su tipo.
En octubre de 2023, todo el proyecto recibió 14,9 millones de dólares de financiación del Departamento de Energía de EE. UU. (DoE) para GE Vernova. voxeljet fue seleccionada como socio técnico de implementación para continuar con el desarrollo de la VX9000.
La primera plataforma VX9000 fue ensamblada en la sede de voxeljet en Friedberg, Alemania. Las dimensiones del sistema superan significativamente a las de los sistemas existentes; una comparación con la VX4000, anteriormente una de las impresoras 3D comerciales más grandes para moldes de arena, ilustra el salto en escala.
Además de su mayor volumen de construcción, la VX9000 también ofrece avances tecnológicos adicionales:
- Procesamiento de arena de fundición industrial
Uso de arena económica, disponible localmente y con alta reciclabilidad; procesamiento mucho más sencillo en comparación con la arena tradicional. - Mayor espesor de capa y tecnología de impresión mejorada
Espesores de capa de hasta 1 mm aceleran el proceso de impresión y reducen los costos de proceso. - Estrategia de inyección escalonada
Diseño de cabezales de impresión de gran formato con recorridos muy cortos, lo que reduce considerablemente los tiempos de construcción. - Sensores de proceso integrados
Monitoreo en tiempo real de parámetros relevantes del proceso, garantizando calidad de impresión constante y trazabilidad.
Un hito importante se alcanzó en el verano de 2025: los primeros moldes de arena de gran formato producidos con la VX9000 fueron fundidos con éxito en la fundición Baettr en Suecia. En total, se procesaron 20 moldes de referencia en trabajos de impresión de hasta 7,5 m de longitud bajo condiciones reales de fundición. Se fundió la aleación EN-DJS-400-18-LT, y la pieza final pesó 7200 kg.
Resultados de la fundición
De la fundición se obtuvieron los siguientes resultados:
- Las tolerancias dimensionales estuvieron ampliamente dentro de los valores requeridos.
- Precisión de ajuste de los componentes significativamente mayor que en moldes grandes fabricados tradicionalmente.
- Ensamblaje del molde de fundición considerablemente más sencillo.
- Menor necesidad de limpieza de los componentes gracias a un mejor acabado superficial y menos rebabas.
- Proceso de colada fluido bajo condiciones de producción en serie.
- No se detectaron defectos de fundición.
- Primeros hallazgos sobre la optimización de procesos en el manejo y flujo de trabajo.
Baettr colabora con voxeljet desde 2018 para seguir desarrollando la impresión 3D en arena. El progreso es claramente notable: hoy en día, los corazones son más grandes, más fáciles de ensamblar y continúan cumpliendo con los más altos estándares de precisión y calidad.
“Con estas experiencias positivas, queremos seguir participando activamente en la evolución de esta tecnología en el futuro.”
Nicolas Ory-Studer, Project Manager, Baettr
La VX9000 fue desarrollada principalmente para la industria eólica offshore, pero puede adaptarse a numerosos otros campos de aplicación, entre ellos:
- Hidroturbinas (por ejemplo carcasas en espiral)
- Bujes de rotor y cajas de engranajes de servicio pesado
- Componentes estructurales para plantas de gran escala en el sector energético o de infraestructura
Con el desarrollo de la VX9000, voxeljet confirma su papel como líder tecnológico en el campo de la manufactura aditiva de gran formato para el sector de la fundición. La combinación de muchos años de experiencia, conocimiento de ingeniería y una arquitectura de máquina flexible hace de la empresa un socio confiable para proyectos industriales con altas exigencias de personalización, precisión dimensional, velocidad y sostenibilidad.
La VX9000 demuestra cómo la manufactura aditiva de gran formato se está convirtiendo en una realidad industrial. Con su diseño modular, su precisa tecnología de binder jetting y la integración digital de procesos, es mucho más que un prototipo tecnológico: es un cambio de paradigma en la fabricación de piezas fundidas a gran escala.
Para más información sobre los productos y servicios de voxeljet pueden escribirnos a info@brignoneasociados
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