Fabricación avanzada de buques militares
Francisco Conde, vicepresidente primero y conselleiro de Economía, Industria e Innovación de la Xunta de Galicia, acompañado de Patricia Argerey, directora de la Axencia Galega de Innovación (GAIN); Eduardo Dobarro, director del astillero de Navantia Ferrol; y Jesús Lago, director general de AIMEN Centro Tecnológico; han presentado esta mañana, en Exponav, el Museo de la Construcción Naval en Ferrol, los resultados de la Unidad Mixta de Investigación NAUTILUS, constituida entre Navantia y AIMEN.
La UMI NAUTILUS, promovida dentro del programa de Unidades Mixtas de Investigación que desarrolla la Xunta de Galicia a través de la Axencia Galega de Innovación (GAIN) con cargo a fondos FEDER, se inició en el año 2018 y contó con un presupuesto de 2,4 millones de euros para innovar en nuevos materiales y sistemas automatizados para la fabricación avanzada de buques militares.
Esta alianza entre ambas entidades tenía por objetivo desarrollar sistemas robotizados para las primeras fases de fabricación del buque, concretamente para conformado de chapa y soldadura de previas y paneles; y productos de alto valor añadido, incorporando soluciones en el ámbito de los materiales que proporcionen mejor blindaje, menor peso y una mayor protección contra el fuego y la corrosión.
En el marco de NAUTILUS se pusieron en marcha dos líneas de investigación (nuevos materiales y sistemas automatizados de fabricación) y seis líneas de desarrollo que trabajaron en la robotización de operaciones de montaje y soldadura en elementos y estructuras navales; el desarrollo de entornos colaborativos operario-robot; la incorporación de tecnología láser-híbrido para la soldadura de paneles; el conformado automático de chapa mediante líneas de calor; el desarrollo de nuevos sistemas compuestos por acero y composite para la reparación y construcción naval; el avance en nuevas soluciones para blindaje; y la puesta en marcha de nuevos sistemas avanzados para la protección catódica orientados a minimizar la corrosión de los materiales y optimizar los sistemas de protección catódica activa de los buques.
La UMI NAUTILUS se enmarca dentro de Política de innovación abierta de I+D+i de NAVANTIA y se integra dentro de su Plan Estratégico de Navantia (PEN) 2018- 2022, en el que se define el Astillero 4.0 como uno de los tres ejes principales para mejorar su competitividad y modernizar sus instalaciones. Tal y como ha explicado Eduardo Dobarro, “la UMI Nautilus ha cumplido ampliamente sus objetivos y ha sido fundamental para poner las bases de muchas de las tecnologías que se implementarán en las fragatas F110 y en la Fábrica Digital de Bloques, y que aumentarán significativamente nuestra competitividad”.
Por su parte, Jesús Lago, director general de AIMEN ha destacado que “con esta colaboración AIMEN consolida su posición de socio tecnológico estratégico para Navantia en el desarrollo de nuevos materiales y tecnologías de fabricación avanzada y garantiza la transferencia de los resultados obtenidos en la UMI a otros sectores industriales estratégicos para Galicia”.
Desde la Xunta de Galicia, el vicepresidente primero y conselleiro de Economía, Industria e Innovación, Francisco Conde, reconoció que el trabajo realizado por Navantia y Aimen al amparo de la Unidad Mixta de Investigación Nautilus es una valiosa aportación para el reto que supone la construcción de las F-110, que son las fragatas tecnológicamente más avanzadas de su clase. En este sentido, avanzó que la Xunta ya tiene en marcha una nueva convocatoria de este programa que incluye, como novedad, una nueva línea de ayudas para la creación de centros mixtos de investigación con la que seguir dando apoyo al trabajo que se viene realizando en ámbitos como el astillero del futuro o el gemelo digital.
PRINCIPALES RESULTADOS
La UMI NAUTILUS ha logrado los siguientes resultados en cada una de las líneas implementadas:
L1A – Robotización de operaciones de montaje y soldadura de elementos en estructuras navales
Se han desarrollado dos prototipos funcionales robotizados que integran nuevos desarrollos tecnológicos asociados a los sistemas de visión artificial, robotización flexible y un novedoso entorno de operario basado en tecnología Matching CAD. Ello posibilita el desarrollo de entornos de operación robotizados flexibles que permiten resolver de manera automatizada el posicionamiento, punteado y soldadura de elementos cumpliendo con los requisitos técnicos de posicionado, precisión, calidad y rendimiento. La celda de montaje y soldeo de elementos de soportería se encuentra en estos momentos implementada en las instalaciones de Navantia Ferrol.
L1B – Desarrollo de entornos colaborativos operario-robot
Se ha desarrollado un demostrador del uso de un robot industrial en modo colaborativo mediante guiado manual. Para la demostración se ha implementado una aplicación de soporte a manipulación para la instalación de refuerzos durante la fabricación de previas, con un sistema de seguridad que permite al robot operar tanto en modo manual como automático, este último sin necesidad de rearme y sin la intervención de los trabajadores. Como complemento, se ha unido el sistema de proyección a la celda robotizada para facilitar la colocación de los elementos, eliminado la fase de medición y marcado.
L2 – Tecnología láser-híbrido para la soldadura de paneles
En el marco de esta línea se ha procedido a los siguientes desarrollos: desarrollo de procedimiento de soldeo para el proceso láser-híbrido en uniones a tope de 6mm y 8mm de espesor; comparativa del grado de distorsión de paneles soldados por un proceso de arco convencional y mediante láser-híbrido, obteniéndose un grado de distorsión significativamente menor con este último; desarrollo de una herramienta de análisis numérico capaz de comparar diferentes métodos de soldeo, configuraciones de anclaje y secuencias de soldeo y su efecto en el grado de distorsión de los paneles; desarrollo de un sistema de control de calidad de uniones láser-híbrido basada en análisis de imágenes captadas por un sensor IR.
L3 – Conformado automático de chapa mediante líneas de calor mediante inducción electromagnética
Se creó una instalación prototipo capaz de trazar líneas de conformado mediante inducción electromagnética de forma automatizada; se modelizó el proceso de inducción electromagnética para poder obtener datos desde una simulación, que sirven para definir las estrategias de inducción según la geometría final deseada en chapas de 2x2m. Se ha conseguido repetibilidad en la obtención de probetas de geometría sencilla. Se trata de línea de futuro que precisa todavía de más pruebas y desarrollo para optimizar el sistema experto y proceder al conformado de otras geometrías.
L4 - Nuevos sistemas acero-composite para reparación y construcción naval
Se ha fabricado una estructura tipo sándwich con sus correspondientes sistemas de cierre, marco, contramarco y mamparo, cuyo conjunto presenta una reducción en peso del 45% en comparación con la solución tradicional de puerta de acero. Además, en un centro acreditado, se llevó a cabo el ensayo de resistencia a fuego de la estructura, según IMO 2010 FTP Code, obteniendo una equivalencia de clasificación tipo Clase “A-30”. Los futuros pasarían por el desarrollo industrial de la puerta tomando como base el material composite desarrollado, incluyendo otro tipo de ensayos: acústico, estanqueidad, etc., buscando una futura certificación A60, que además permita obtener un buen compromiso entre ahorro de peso y coste.
L5 - Nuevas soluciones para blindaje
Se ha desarrollado un panel balístico que ha superado el Nivel 2, según normativa aplicable, tras su ensayo en un centro acreditado. La configuración óptima consigue una reducción del peso de un 47% en relación con la solución de acero usada tradicionalmente. Asimismo, se ha llevado a cabo el desarrollo de la integración de los paneles multi-material en el buque, desarrollando soluciones de montaje modulares con mejor resistencia a la corrosión, reducción de costes de mantenimiento en su vida en servicio y aligeramiento del peso del buque. El siguiente paso sería alcanzar un nivel III en el ensayo balístico.
L6 - Nuevos sistemas avanzados para protección catódica
Se desarrolló una nueva metodología de diseño y validación de sistemas de protección catódica activa y pasiva tanto para buques como para estructuras de soporte de aerogeneradores offshore basadas en el uso de software BEM (Boundary Element Method) que utilizan curvas reales basadas en ensayos específicos de laboratorio que permitieron calcular las ecuaciones de desgaste de la pintura y su factor de breakdown, la cinética de desgaste del ánodo, el efecto de la despasivación del buque en movimiento o el efecto en el potencial de las condiciones anaeróbicas como las que tienen lugar en un barco en muelle.
Se desarrolló también un sistema de control activo para la protección catódica del casco de buques que está adaptado al comportamiento anaeróbico de la diferencia de potencial casco - agua en muelle para demostrar la importancia de un control adaptado a esta circunstancia y evitar situaciones de sobreprotección del casco que pudieran ocasionar una deslaminación catódica y la consecuente fragilización del casco por excesiva generación de hidrógeno ocasionada por una fuerte electrólisis.
AIMEN
AIMEN Centro Tecnológico, con más de 50 años al servicio de la innovación y la industria, es en la actualidad un referente nacional en I+D+i y prestación de servicios tecnológicos en el ámbito de los materiales y las tecnologías de fabricación avanzada.
AIMEN cuenta con una importante presencia a nivel europeo e internacional en la línea de investigación de procesado láser de materiales, colaborando con países como Alemania, Francia, Italia, Reino Unido, Finlandia y Suecia. Sus innovaciones en este campo se centran principalmente en el desarrollo de procesos y aplicaciones láser industriales, micromecanizado y modificación superficial de materiales utilizando láseres de última generación, para lograr procesos más productivos, eficientes y precisos.
NAVANTIA
Navantia es un referente mundial en el diseño, construcción e integración de buques militares de alto contenido tecnológico, así como reparaciones y modernizaciones. Además, sus líneas de actividad incluyen el diseño y fabricación de Sistemas de Combate y de Mando y Control, Sistemas Integrados de Control de Plataforma, Direcciones de Tiro, Plantas Propulsoras y el Apoyo al Ciclo de Vida de todos sus productos. Aunque su actividad principal es el campo naval, Navantia diseña y fabrica sistemas para los Ejércitos de Tierra y del Aire.
Navantia pertenece al Grupo SEPI, un holding empresarial que abarca un total de 15 empresas públicas participadas de forma directa y mayoritaria, con más de 74.000 profesionales.