- El Laboratorio Nacional de Oak Ridge está impulsando técnicas avanzadas de manufactura para resolver problemas en la cadena de suministro.
- La industria estadounidense enfrenta obstáculos operativos, con cadenas de suministro irregulares y escasez de trabajadores que afectan la infraestructura.
- El objetivo de M2IND es eliminar las barreras a las tecnologías avanzadas y facilitar su implementación en las fábricas.
- ORNL está colaborando con el Laboratorio Nacional de Idaho para estandarizar métodos de certificación digital y acelerar la certificación de componentes.
El Laboratorio Nacional de Oak Ridge (ORNL) y sus socios industriales están desplegando técnicas avanzadas de manufactura, como la impresión 3D de gran tamaño y la automatización impulsada por inteligencia artificial, para abordar los problemas en la cadena de suministro de la industria estadounidense. Por ejemplo, en una instalación avanzada en Tennessee, un robot de tres brazos llamado MedUSA está fabricando un recipiente de presión nuclear de tres por cinco pies, guiando acero fundido para su ensamblaje. Cerca, se encuentra un modelo de un gran limitador de impactos de 12 pies, hecho de plástico resistente en lugar de la madera tradicional. Estos son ejemplos de pruebas prácticas del futuro de la industria estadounidense.
El sector industrial de Estados Unidos enfrenta graves obstáculos operativos que surgen de cadenas de suministro irregulares y la escasez de trabajadores calificados, lo que ha causado retrasos extremos en áreas de infraestructura como la hidroeléctrica. El tiempo para obtener componentes personalizados clave ahora puede superar los diez años.
El objetivo de la conferencia M2IND
Más de 350 líderes se reunieron en ORNL para el Día de la Innovación en Materiales y Manufactura (M2IND). Discutieron métodos para acelerar la adopción de técnicas avanzadas de manufactura. El objetivo de M2IND es simple pero ambicioso: eliminar las barreras administrativas y técnicas que ralentizan las tecnologías avanzadas y transformar los avances de laboratorio en realidades de fábrica antes de que sea demasiado tarde. Ryan Dehoff, director del Centro de Manufactura de Demostración (MDF), dijo: "Queremos asegurarnos de obtener la opinión de la industria para guiar nuestra investigación y asegurar que el trabajo en Oak Ridge y el MDF sea valioso para los fabricantes estadounidenses, considerando la cadena de suministro necesaria para la comercialización de nuevas tecnologías".
El evento presentó dos grandes estructuras nucleares impresas en 3D. Los investigadores colaboraron con la Universidad de Maine para imprimir un modelo de limitador de impactos de polímero de fibra de vidrio. Este gran componente protege los contenedores de combustible nuclear gastado durante el transporte y reemplaza el diseño tradicional de madera. Los científicos también utilizaron un sistema de robot de tres brazos para imprimir un recipiente de presión de acero con una geometría de cúpula compleja. Este proyecto demostró cómo la manufactura aditiva puede producir grandes componentes metálicos que suelen enfrentar problemas de producción. Los recipientes de reactores estándar utilizan grandes forjados y soldaduras, pero enfrentan serias limitaciones en la capacidad nacional.
Este recipiente impreso en 3D sirve como un caso para evaluar si la manufactura aditiva es una alternativa viable.
La necesidad de resiliencia en la cadena de suministro
Los participantes enfatizaron la necesidad urgente de cadenas de suministro resilientes, materiales alternativos y una certificación de piezas más rápida. También hicieron un llamado para combinar la manufactura con la inteligencia artificial, la robótica y la ingeniería digital. Nuevas asociaciones se están formando rápidamente con el objetivo de transformar la investigación de laboratorio en herramientas prácticas para los fabricantes. Representantes de cuatro oficinas del Departamento de Energía y oficiales de defensa se unieron a los líderes en los campos de la energía, la manufactura y la tecnología para participar en el evento. Los participantes identificaron varios obstáculos clave que enfrenta la industria estadounidense, incluyendo la capacidad local limitada para producir grandes componentes metálicos y los largos tiempos de entrega de los componentes.
ORNL ha formado asociaciones industriales clave para llevar la investigación a aplicaciones prácticas en las fábricas.
Sin embargo, como enfatizaron repetidamente los participantes del foro, imprimir una pieza es solo la mitad de la batalla. El proceso de obtener la certificación para su uso en el mundo real a menudo pierde impulso. Para llenar este vacío, ORNL anunció una investigación conjunta con el Laboratorio Nacional de Idaho, destinada a estandarizar los métodos de certificación 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 lograrlo utilizando sensores en tiempo real, aprendizaje automático y algoritmos de seguimiento de defectos durante el proceso de construcción.
Las nuevas asociaciones firmadas con gigantes de la energía como SLB y Kairos Power muestran una dirección clara de avance. Estados Unidos está ansioso por reconstruir su base de manufactura nacional, comenzando con el trabajo de laboratorio.
Los desafíos clave en la reconstrucción de la industria estadounidense
La industria estadounidense enfrenta importantes desafíos en la cadena de suministro, lo que no solo afecta la eficiencia operativa de la manufactura, sino que también causa retrasos en la construcción de infraestructura. Los esfuerzos del Laboratorio Nacional de Oak Ridge, especialmente a través de técnicas avanzadas de manufactura como la impresión 3D, muestran el potencial de transformación. Al mismo tiempo, el énfasis en la necesidad de materiales alternativos y una certificación de piezas más rápida destaca la fragilidad del actual ecosistema industrial. A través de la formación de asociaciones industriales clave, ORNL y sus socios esperan acelerar esta transformación, fortaleciendo así la capacidad y competitividad de la manufactura estadounidense.