Los usuarios finales, un factor fundamental en la adopción de la fabricación aditiva como tecnología de producción en el sector energético

La fabricación aditiva ha dejado de ser una tecnología reservada para la fase de pruebas y se ha incorporado al flujo de trabajo de producción principal de los diferentes segmentos que conforman la industria energética. El indicador más claro de esta transformación es el aumento que han experimentado los ingresos asociados a la producción directa de piezas respecto a la creación de prototipos en muchos sectores, desde el nuclear hasta el del petróleo y el gas —e incluyendo el de las energías renovables—.

Los datos de mercado de VoxelMatters indican que el gasto total en equipos, materiales y servicios de fabricación aditiva para aplicaciones energéticas ascendió a 581 millones de dólares en 2023 y a 709 millones de dólares en 2024, lo que supone un aumento interanual del 22,1%. Dentro de ese total, las tecnologías que generan más valor son las enfocadas a la producción de piezas de metal, ya que los operadores imprimen componentes funcionales para turbinas, reactores y equipos de fondo de pozo.

La fabricación aditiva ya no es una tecnología reservada para la fase de pruebas, sino que se ha incorporado al flujo de trabajo de producción principal de los diferentes segmentos que conforman la industria energética. El indicador más claro es el incremento de los ingresos relacionados con la producción directa de piezas frente a la creación de prototipos. Los datos de mercado de VoxelMatters indican que el gasto total en equipos, materiales y servicios de fabricación aditiva para aplicaciones energéticas ascendió a 581 millones de dólares en 2023 y a 709 millones de dólares en 2024, lo que supone un aumento interanual del 22,1%. Dentro de ese total, las tecnologías que generan más valor son las enfocadas a la producción de piezas de metal, ya que los operadores imprimen componentes funcionales para turbinas, reactores y equipos de fondo de pozo.

Datos de mercado y análisis del crecimiento

El segmento de equipos es un claro indicador del grado de adopción que ha alcanzado esta tecnología. Los ingresos por equipos enfocados al segmento del metal aumentaron un 24,8%, pasando de 202 millones de dólares en 2023 a 252 millones en 2024, unas cifras que reflejan la entrada en funcionamiento de sistemas de producción en centros de cualificación e instalaciones de operadores. La previsión a largo plazo apunta a un crecimiento compuesto a medida que los parques se amplíen y aumente su uso, y se estima que los componentes metálicos alcancen los 2100 millones de dólares en 2034, con una tasa de crecimiento anual compuesta (TCAC) del 23,6%.

El consumo de materiales es cada vez mayor, en consonancia con el inicio de la producción en serie. Los ingresos por materiales metálicos se incrementaron un 48,5% hasta alcanzar los 44 millones de dólares en 2024, y se prevé que alcancen los 829 millones de dólares en 2034, con una tasa compuesta de crecimiento anual del 34,2%. Este ascenso responde al aumento del volumen de superaleaciones y aceros inoxidables certificados que se utilizan cuando las piezas deben estar sometidas a altas temperaturas y a la corrosión.

Los servicios siguen siendo fundamentales a nivel estratégico en el ámbito de la cualificación y la gestión del inventario digital. En el sector metalúrgico, este segmento creció un 19,2% hasta alcanzar los 124 millones de dólares en 2024 y se prevé que alcance los 2380 millones de dólares en 2034 —lo que supondrá una tasa compuesta de crecimiento anual del 34,3%— gracias a la mejora de las capacidades relacionadas con la validación de piezas, la realización de ensayos no destructivos y la gestión integral de la renovación de los parques. En el sector de los polímeros, los servicios suponen actualmente casi el 60% del segmento —pasaron de 143 millones de dólares en 2023 a 173 millones en 2024—, y se espera que alcancen un total de algo más de 1100 millones de dólares en 2034.

Esta división refleja el modo en el que los operadores energéticos aplican las diferentes tecnologías: la fabricación aditiva de metal para piezas destinadas a secciones sometidas a condiciones extremas en términos de temperatura y presión, y la fabricación aditiva de polímeros para la elaboración de herramientas, artículos utilizados en la realización de pruebas aerodinámicas, carcasas y accesorios logísticos.

Hay varios factores estructurales que explican por qué la industria energética está creciendo a mayor velocidad que otros sectores similares. En primer lugar, el segmento opera activos complejos sometidos a elevadas cargas térmicas y mecánicas, con geometrías a medida y una larga vida útil. La gestión de la obsolescencia está impulsando la adopción de la fabricación aditiva en las unidades nucleares antiguas y las turbinas de gas más avanzadas, lo que abre la puerta a la reproducción de piezas mediante tecnologías digitales sin necesidad de recurrir a la refundición ni a herramientas pesadas.

En segundo lugar, las ubicaciones remotas y en alta mar elevan el coste de los tiempos de inactividad y la logística, lo que hace que la fabricación distribuida por encargo resulte muy atractiva en términos económicos. En tercer lugar, las construcciones renovables y el almacenamiento a escala de red introducen nuevos problemas relacionados con los factores de forma y la transferencia de calor que los diseños optimizados para fluidos y térmicos que ofrece la fabricación aditiva contribuyen a paliar en gran medida.

La apuesta por la fabricación aditiva de las empresas de energía nuclear

En el ámbito de la energía nuclear, la fabricación aditiva se centra tanto en programas de prolongación de la vida útil como en proyectos de nueva construcción. Westinghouse Electric Company utiliza esta tecnología para prolongar la vida útil de las centrales existentes y construir otras nuevas. La empresa ha integrado la AM en las estrategias relacionadas con el combustible y las piezas de las centrales, ha instalado filtros de residuos StrongHold elaborados mediante esta técnica en varios reactores de agua en ebullición de Escandinavia y ya está planificando su utilización. En la actualidad, ha incorporado la fusión de lecho de polvo por láser (LPBF) y la soldadura por láser con hilo caliente a su cartera de fabricación avanzada y está desarrollando familias de piezas que agilizan los pasos de montaje al tiempo que abren nuevas posibilidades de diseño para gestionar el flujo y los residuos.

Framatome ha puesto en servicio comercial múltiples componentes fabricados mediante la fabricación aditiva, entre ellos una pieza de acero inoxidable para el combustible fabricada mediante la LPBF y destinada a la Unidad 3 de la central de Forsmark —operada por Vattenfall—, y sigue homologando rejillas de placas de unión superiores y equipos de canales para programas de irradiación de varios años de duración.

BWX Technologies está desarrollando componentes refractarios y resistentes a las altas temperaturas con el Laboratorio Nacional de Oak Ridge y estudiando diferentes tipos de combustible inyectado con aglutinante que pueden moldearse para adaptarse a las restricciones específicas de los diferentes reactores. El programa Transformational Challenge Reactor (TCR) del Departamento de Energía de EE. UU. ha pasado de centrarse en único núcleo impreso a enfocar sus esfuerzos en el desarrollo de tecnologías que puedan implementarse rápidamente en el ámbito industrial, las cuales aúnan la fabricación avanzada, el uso de sensores integrados y un sistema de certificación digital. El trabajo de ORNL en el ámbito de los materiales —que abarca desde cápsulas irradiadas en acero inoxidable 316H hasta estudios sobre tungsteno y carburo de silicio— respalda su uso tanto en reactores de fisión como de fusión.

Estos proyectos van dirigidos a satisfacer las necesidades a corto plazo de los operadores: reproducir componentes descatalogados y validar nuevas geometrías que mejoren la transferencia de calor, la filtración de residuos y la tolerancia a la radiación sin necesidad de reabrir líneas de fundición ni volver a homologar conjuntos completos desde cero.

Al investigar sobre las nuevas tecnologías de fisión nuclear, en VoxelMatters tuvimos la oportunidad de entrevistar a James Walker y de preguntarle cómo utiliza Nano Nuclear la fabricación aditiva durante el proceso de desarrollo de sus reactores. Walker nos explicó qué tipo de piezas se fabrican mediante esta tecnología, cómo contribuye a acelerar el proceso de desarrollo y cómo la utilizan las empresas afiliadas a NANO Nuclear, Advanced Fuel Transportation Inc. (AFT) y HALEU Energy Fuel Inc. (HEF).

El papel fundamental de la AM en la industria internacional del petróleo y el gas

Las empresas petroleras y gasísticas están aprovechando la fabricación aditiva para minimizar el tiempo de inactividad, acelerar las reparaciones sobre el terreno y consolidar piezas. ConocoPhillips ha probado tapones y válvulas impresos para quemadores en varias turbinas de gas Ruston en Alaska y ha utilizado la fabricación aditiva para abordar el problema de la corrosión en una planta de tratamiento de aguas canadiense, además de colaborar con el American Petroleum Institute para desarrollar nuevos estándares normativos.

Entre otras iniciativas, Shell ha utilizado el Energy Transition Campus Amsterdam como centro de I+D para producir un micromezclador de níquel-718 con GE Additive (ahora Colibrium Additive) y, en combinación con TEAM y Vallourec, para suministrar una abrazadera funcional mediante la WAAM destinada a la reparación de fugas durante el servicio.

Equinor ha decidido invertir en este tipo de sistemas de gran formato y utilizar almacenes digitales para mantener en funcionamiento sus activos marítimos, lo que le ha permitido presentar unas bridas impresas de gran tamaño para instalaciones de propulsión marina y miles de componentes metálicos fabricados mediante la AM con materiales reciclados en colaboración con F3nice.

Baker Hughes ha combinado la investigación sobre el filamento PEEK con la consolidación de piezas enfocadas a la producción, incluido un tubo amortiguador de una sola pieza con canales de flujo integrados diseñado utilizando el software de fabricación de Oqton. Desde el evento de 2020 centrado en la AM, la empresa ha reforzado claramente su apuesta por la fabricación aditiva como una tecnología clave para alcanzar sus objetivos de sostenibilidad.

Nuevos ecosistemas regionales

En la actualidad, están surgiendo en la industria del petróleo y el gas ecosistemas regionales especializados en la AM, especialmente en Oriente Medio. La National Additive Manufacturing Innovation Company (NAMI) de Arabia Saudí, fundada por 3D Systems y Dussur, está construyendo una red de suministro especializada para petróleo y gas, ha obtenido la certificación DNV para repuestos críticos y, en 2025, firmó varios acuerdos de suministro con Baker Hughes, Siemens Energy y Tasnee.

JOME Engineering ha abandonado la fabricación de válvulas de acero inoxidable mediante fundición en favor de la impresión 3D de metal robótica a través de Vipra AM, lo que le ha permitido reducir los plazos de entrega de aproximadamente dos meses a menos de 48 horas y disminuir el perfil de riesgo de la gestión de repuestos.

Más recientemente, Roboze y Arab Shipbuilding and Repair Yard (ASRY) han comenzado a desarrollar una fábrica inteligente de fabricación aditiva en Baréin para ofrecer a los clientes del sector marítimo y energético sistemas de extrusión industrial y flujos de trabajo de inventarios digitales. Los proveedores especializados en la pulverización en frío, como Titomic y SPEE3D, están estableciendo marcos de garantía con DNV y alianzas regionales para homologar las reparaciones de recubrimientos y los procesos de producción de alta precisión para entornos marinos corrosivos.

Más recientemente, Roboze y Arab Shipbuilding and Repair Yard (ASRY) han iniciado el desarrollo de una fábrica inteligente de fabricación aditiva en Baréin para ofrecer a los clientes del sector marítimo y energético sistemas de extrusión industrial y flujos de trabajo de inventarios digitales. Los proveedores especializados en la pulverización en frío, como Titomic y SPEE3D, están estableciendo marcos de garantía con DNV y alianzas regionales para homologar las reparaciones de recubrimientos y los procesos de producción de alta precisión para entornos marinos corrosivos.

Mejorar la eficiencia de las energías renovables mediante la AM

Las energías renovables presentan un conjunto diferente de limitaciones, y la fabricación aditiva se utiliza tanto en estructuras civiles como en componentes destinados a las secciones calientes. GE Vernova y voxeljet han desarrollado conjuntamente el VX9000, un sistema de inyección de aglutinante capaz de imprimir moldes de arena de hasta 9,5 metros para fundir piezas de turbinas de gran tamaño; la fabricación de las primeras piezas finalizó con éxito en 2025 en una fundición de Baettr.

Los laboratorios nacionales y las universidades están probando termoplásticos reciclables y tecnologías de extrusión de gran formato para palas eólicas, y varios equipos del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL), Virginia Tech y Purdue trabajan en el desarrollo de palas modulares y sistemas de fabricación in situ, así como en mejorar la velocidad de iteración de los diseños. En Escocia, Renewable Parts Limited, SSE Renewables y el National Manufacturing Institute han realizado varias demostraciones de procesos de remanufacturación para componentes eólicos basados en tecnologías aditivas.

En el segmento térmico, la trayectoria de Siemens Energy comenzó con los ensayos de unas palas de turbina impresas que la empresa probó en un motor en 2017, y en la actualidad abarca reparaciones LPBF, características fabricadas mediante la WAAM y su tecnología patentada HybridTech para la reparación y la mejora de las palas en servicio, que cuenta con el aval de haber propiciado la firma de varios acuerdos de colaboración para desarrollar sistemas de simulación y certificación con Ansys y DNV.

El sueño de la fusión nuclear se hace realidad con la AM

El calendario de comercialización de las tecnologías de fusión sigue siendo incierto, pero la fabricación aditiva ya forma parte del abanico de herramientas de los desarrolladores privados. Commonwealth Fusion Systems está desarrollando tokamaks compactos que funcionan con imanes superconductores de alto campo y colabora con la Autoridad de la Energía Atómica del Reino Unido para implementarlos a escala industrial.

Tokamak Energy informó de un avance histórico al alcanzar los 100 millones de grados Celsius de plasma en un tokamak esférico en 2022, un umbral de temperatura que supone un paso importante para el desarrollo de dispositivos de energía cero. Los investigadores están utilizando la fabricación aditiva para crear lanzadores de RF a base de cobre, piezas de tungsteno y estructuras de SiC para equipos que utilizan el confinamiento magnético, mientras que varios institutos chinos han utilizado la fabricación aditiva para producir aceros resistentes a los neutrones dirigidos a la fabricación de muros de protección.

En el caso de los programas de configuración de campo invertido, Helion Energy planea ciclos de combustible de deuterio-helio-3 con extracción de energía pulsada y ha firmado un acuerdo de compra pionero en su campo con Microsoft, mientras que TAE Technologies está diseñando sistemas de hidrógeno-boro que renuncian a satisfacer los estándares de temperatura más elevados a cambio de prescindir del tritio.

Type One Energy está intentando reducir los riesgos asociados a la geometría del stellarator utilizando la fabricación aditiva de metal de gran formato para producir bobinas complejas y estructuras de soporte con la precisión que exige el diseño. Otra compañía, Proxima Fusion, acaba de recaudar 130 millones de euros (unos 148 millones de dólares) en una ronda de financiación récord, y los inversores esperan que pueda desarrollar pronto la primera central nuclear de fusión comercial del mundo. La empresa está utilizando la fabricación aditiva para construir el primer stellerator comercial.

Los métodos de fabricación tradicionales tienen dificultades para abordar las complejas geometrías que requieren las bobinas y los soportes de este dispositivo. La fabricación aditiva solventa este cuello de botella al permitir fabricar directamente formas complejas a partir de polímeros, compuestos o metales con un elevado grado precisión. Con el desarrollo del stellarator UST-2, los investigadores demostraron que los marcos de bobinas de polímero y compuestos podían imprimirse y rellenarse con resina de refuerzo para lograr tolerancias superiores a los 0,3 milímetros. Del mismo modo, las pruebas realizadas en las bobinas del stellarator EPOS han demostrado que las estructuras de aluminio impresas en 3D pueden mantener la precisión posicional y el rendimiento magnético dentro de los rangos previstos.

Este artículo es una versión modificada y adaptada para su publicación en Internet del artículo que apareció originalmente en el nuestro eBook Energy AM Focus 2026, el cual está disponible para su descarga gratuita o su consulta online a través de este enlace.