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Motores híbridos para la industria naval producidos con mayor rapidez gracias a la fabricación bajo demanda

Xometry habló con el fundador de Hybrid Marine Ltd, Graeme Hawksley, sobre cómo diseñó y empezó a producir motores híbridos marinos y cómo Xometry le ayudó a que su proceso de diseño fuera más rápido y eficiente.

Diseñando motores marinos híbridos desde 2003

En 2003, mucho antes de que se convirtiera en un tema de actualidad, el exmarinero convertido en ingeniero Graeme Hawksley empezó a construir su primer motor híbrido marino. Mientras discutía un día con su colega sobre las posibilidades de los motores híbridos en la industria marina, él también pensó que la idea tenía potencial y empezó a desarrollarla.

Un poco más adelante, presentó la idea al Departamento de Comercio e Industria del Reino Unido, que finalmente le concedió financiación para su innovador proyecto de sistema de hidruro marino. Tras unos cuatro años de desarrollo, él y su equipo acabaron consiguiendo financiación adicional para iniciar la producción, que en aquel momento era bastante reducida. Así es como se puso en marcha Hybrid Marine, una empresa de producción propia.

La empresa produce ahora varios tipos de híbridos marinos, de forma similar a los motores híbridos de los coches, en los que los motores de combustión interna se combinan con motores eléctricos, generadores y baterías.

Hoy en día, los motores marinos híbridos se han convertido en un gran tema en el mundo marino, por lo que los volúmenes de producción de la en su día pequeña Hybrid Marine Ltd están definitivamente en aumento en estos momentos.

Graeme y su equipo han adquirido mucha experiencia en la construcción de híbridos durante los últimos 18 años. Por ejemplo, el mecanismo de embrague (véase la «I» en la Fig. 1) que acaban de producir utilizando los servicios de fabricación de Xometry era la revisión 10.2, lo que significa que pasó por muchas iteraciones de diseño.

Principales componentes de un motor híbrido. Copyright: 2008 Hybrid Marine

Motores híbridos para varios barcos

En la actualidad, Hybrid Marine fabrica sus motores para diferentes buques: barcazas, embarcaciones comerciales, barcos de alta mar, veleros y catamaranes, tanto a medida como en serie.

Ya ha habido varios proyectos extraordinarios en los que se han utilizado sus motores. Por ejemplo, ha habido un cine flotante que recorre los canales de Londres durante 90 minutos y necesita estar en silencio para poder proyectar películas a los pasajeros.

También ha existido el Piano Boat, un concertista profesional que montaba un pequeño auditorio en un barco para actuar mientras flotaba. En ambos casos, los motores de Hybrid Marine encajaban perfectamente gracias a su modo eléctrico silencioso.

Hybrid Marine suele basar sus sistemas en motores diésel de 20 a 150 CV con motores eléctricos de hasta 20 KWh por eje. La mayor barcaza con la que han trabajado tenía 38 metros de eslora y pesaba 100 toneladas, por lo que requería un potente sistema híbrido.

Mecanismos híbridos complejos

Como dice Hawksley, construir un motor híbrido es un gran reto de ingeniería, ya que son intrínsecamente complejos. Él y su equipo necesitan un profundo conocimiento de los motores diésel, la mecánica, la electrónica y los sistemas de control, el hardware y el software para construir los motores. Como resultado, sus motores pueden realizar seis operaciones básicas:

  1. Accionamiento estándar del motor diésel
  2. Accionamiento eléctrico
  3. Impulso del motor diésel con energía eléctrica (en paralelo)
  4. Accionamiento del motor mientras se carga el eje para generar electricidad
  5. Generación de energía autónoma cuando el motor funciona sin girar en el eje de la hélice
  6. Generación eléctrica a partir de una hélice giratoria cuando se navega en rueda libre 

Baterías que abastecen a los híbridos

Además de la generación de energía mediante los modos 4, 5 o 6, las baterías de 48 V que alimentan los motores eléctricos también pueden cargarse mediante una toma de corriente estándar o mediante generadores solares o eólicos a bordo. En los modos de crucero lento y cuando la batería está completamente cargada, algunos de los motores pueden funcionar durante todo el día.

El suministro de componentes mecánicos a través de Xometry supone un gran impulso para las empresas

Además de los componentes electrónicos, como las placas de circuitos, los motores híbridos requieren muchos componentes mecánicos que deben fabricarse a medida. Hay componentes más sencillos, como los soportes, y mecanismos más complejos, como el embrague del eje. La última iteración del embrague de Hybrid Marine se compone de 12 piezas diferentes que deben fabricarse con distintos materiales, como el acero inoxidable o el Delrin.

Motor marino híbrido completamente ensamblado que utiliza los componentes producidos a través de Xometry

Hawksley utiliza los servicios de fabricación bajo demanda de Xometry para producir estas piezas mecanizadas por CNC y de chapa. Hawksley cree que lo mejor de los servicios de Xometry es que se puede entrar «online» con un archivo «STEP» y obtener inmediatamente un precio y un plazo de entrega, lo que supone un gran impulso para su negocio.

Tradicionalmente, se presenta un diseño, se acude a tres empresas, se baraja el diseño en los escritorios durante unas semanas y luego se llega a un «podría ser esto o podría ser aquello». «Con Xometry, no tenemos que pasar por eso», dice Hawksley.

Proceso de diseño mucho más rápido

También le gustan las descripciones tecnológicas de Xometry y los consejos sobre diseño de piezas y reducción de costes. Su empresa utiliza estos recursos cuando construye piezas y ve inmediatamente cómo esas recomendaciones se reflejan en el precio.

Todo esto se traduce en que el proceso de diseño de una nueva versión del embrague de eje que acaban de lanzar es mucho más rápido que antes de empezar a trabajar con Xometry.

Antes, podían pasar hasta 6 meses en la fase de diseño antes de poder entender el coste de lo que estaban diseñando y darse cuenta de que era demasiado caro. Con Xometry pueden pasar del proceso de diseño al prototipo en sólo 3-4 semanas: «es revolucionario».

Algunas piezas mecanizadas por CNC producidas mediante Xometry para el embrague del eje

Actualmente, Hybrid Marine utiliza el mecanizado CNC, la fabricación en chapa metálica y el conformado al vacío para producir sus componentes personalizados. Sin embargo, también están siguiendo los avances en la impresión 3D de metales, que ya se está haciendo cada vez más popular en la fabricación a medida.

Más información

Página web de Hybrid Marine: https://www.hybrid-marine.co.uk

Correo electrónico: info@hybridmarine.co.uk

Acerca de Xometry

Xometry es la principal plataforma de fabricación bajo demanda del mundo. Ofrecemos una enorme capacidad de red, presupuestos online instantáneos y precios atractivos. Nuestra red europea de más de 2.000 instalaciones de fabricación nos permite mantener sistemáticamente unos plazos de entrega rápidos, al tiempo que ofrecemos una amplia gama de capacidades, como el mecanizado CNC, la impresión 3D, la fabricación en chapa metálica y el moldeo por inyección.

Xometry trabaja con una base de clientes muy diversa, que va desde nuevas empresas hasta compañías de la lista Fortune 100, como BMW y Bosch.

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