El Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL) ha descubierto una combinación prometedora: la energía marina y la fabricación aditiva. Desde febrero de 2022, los investigadores del NREL y el Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico han estado investigando cómo la fabricación aditiva podría mejorar las tecnologías de energía marina.

También conocida como impresión 3D, la fabricación aditiva es un proceso que utiliza capas delgadas de materiales, como polímeros, metales o cerámicas, para crear objetos físicos a partir de modelos tridimensionales. Este proceso comienza con la creación de un modelo digital, que luego se envía a la impresora para su fabricación, aclara el NREL.

"Al principio, rápidamente descubrimos que los procesos típicos de fabricación aditiva de plástico no producirían componentes lo suficientemente fuertes para soportar las fuerzas del océano", dijo Paul Murdy, ingeniero mecánico del NREL e investigador principal del estudio de fabricación aditiva para energía marina. "Se hizo evidente que sería imposible diseñar esta estructura sin utilizar metales".

Así pues, el equipo del NREL ha estado analizando materiales y métodos de impresión para los componentes que componen las palas de las turbinas mareomotrices. A través de su investigación, los expertos han determinado que el acero inoxidable (un material resistente a la corrosión) y la deposición de metal por láser (un método de fabricación aditiva) son las opciones más prometedoras para fabricar largueros de turbinas mareomotrices.

Como lo menciona el NREL, un larguero actúa como columna vertebral de la pala de la turbina, manteniendo la estructura en su lugar, lo que significa que es un componente crítico que soporta carga. Y estos componentes deben ser muy duraderos para el medio ambiente oceánico.

"Hemos abierto un espacio de diseño realmente único a través de la impresión 3D", dijo Murdy. "Este proyecto ha demostrado que la fabricación aditiva tiene el potencial de producir estructuras muy fuertes y rígidas que serán buenas para la energía marina".

La fabricación aditiva también podría abordar muchos de los desafíos que enfrenta la energía marina, como los largos plazos de fabricación y los altos costos, señalan los investigadores. Por ejemplo, la fabricación aditiva permite a los expertos diseñar componentes con detalles únicos: el material se puede agregar y quitar fácilmente en diferentes lugares sin agregar pasos de fabricación ni afectar los plazos. Debido a esto, los desarrolladores pueden probar varios diseños únicos en un período de tiempo mucho más corto y con una inversión significativamente menor.

De la teoría a la práctica

El equipo de investigación del NREL está probando ahora su larguero impreso en 3D para validar el diseño y las herramientas utilizadas para modelar y fabricar el larguero.

"La validación estructural es fundamental para garantizar que el larguero reaccione a las fuerzas de la vida real de la manera que predicen nuestros modelos", dijo Murdy. "También nos ayuda a comprender en qué se diferencia el novedoso proceso de fabricación aditiva de las técnicas convencionales de fabricación de acero y cómo podemos tenerlo en cuenta en diseños futuros".

El equipo planea realizar pruebas de carga aumentando gradualmente la cantidad de fuerza y ??peso sobre el larguero, hasta alcanzar un máximo de 1900 libras, que es un 50 % más de lo que el larguero está diseñado para soportar. Los investigadores también realizarán pruebas de fatiga (es decir, tensiones y deformaciones repetidas) para comprender cuánto tiempo resistiría el mástil las intensidades del entorno oceánico.