3D printer with three robotic arms capable of manufacturing massive cast-metal parts/Impresora 3D con tres brazos robóticos capaz de fabricar enormes piezas de metal fundido
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MedUSA, a large-scale metal 3D printing platform, was developed by Oak Ridge National Laboratory (ORNL) in the United States in collaboration with Lincoln Electric. It is not a conventional printer, but rather an additive manufacturing system that uses three coordinated robotic arms to "print" massive metal parts, layer by layer. The core technology is known as WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing), which uses metal wire—rather than powder or plastic filament—for the printing process.
MedUSA, una plataforma de impresión 3D metálica a gran escala desarrollada por el Laboratorio Nacional de Oak Ridge (ORNL) en Estados Unidos, en colaboración con Lincoln Electric. No se trata de una impresora convencional, sino de un sistema de fabricación aditiva que utiliza tres brazos robóticos coordinados para "imprimir" piezas metálicas enormes capa a capa. La tecnología central se llama WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing, o fabricación aditiva por arco eléctrico y alambre) que, en lugar de polvo o filamento plástico, utiliza alambre metálico para la impresión.
The robotic arms are equipped with welding tools that generate an electric arc to melt wire and deposit it onto a surface. The key innovation is an intelligent control system that coordinates the movements of the three arms. This allows them to work simultaneously in the same area without colliding, thereby increasing the rate of metal deposition. According to ORNL, the system can deposit up to 45 kilograms of metal per hour (approximately 100 pounds per hour), enabling the fabrication of large-scale structures much faster than would be possible with a single arm.
Los brazos robóticos tienen instaladas herramientas de soldadura que generan un arco eléctrico para fundir el alambre y depositarlo sobre una superficie. La innovación clave es el sistema de control inteligente que organiza los movimientos de los tres brazos. Esto les permite trabajar simultáneamente en la misma zona sin chocar entre sí, aumentando la velocidad de deposición del metal. Según ORNL, el sistema puede depositar hasta 45 kilogramos de metal por hora (aproximadamente 100 libras por hora), lo que permite fabricar estructuras de gran tamaño de forma mucho más rápida que con un solo brazo.
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The primary impact of this innovation lies in its ability to replace traditional manufacturing processes—such as casting or forging—for large, complex parts, particularly within strategic sectors. In the United States, national capacity for forging massive metal components (like pressure vessels for nuclear reactors) is limited, and obtaining custom-made parts can take more than a decade. MedUSA offers an alternative for producing these components without relying on the traditional forging supply chain.
El impacto principal de esta innovación radica en la capacidad de sustituir procesos tradicionales de fabricación (como la fundición o la forja) para piezas grandes y complejas, especialmente en sectores estratégicos. En Estados Unidos, la capacidad nacional para forjar piezas metálicas gigantes (como las vasijas de presión para reactores nucleares) es limitada, y conseguir componentes personalizados puede tardar más de una década. MedUSA ofrece una alternativa para producir estas piezas sin depender de la cadena de suministro tradicional de forja.
It enables the creation of complex geometries that would be difficult or impossible to achieve using conventional methods, and it reduces lead times associated with specialized suppliers, facilitating the on-demand manufacturing of custom components. It has already been used to produce a steel pressure vessel—measuring approximately 90 cm in width and 1.5 meters in height—made from an alloy relevant to nuclear applications. The long-term goal is to produce components for nuclear reactors weighing over 4,500 kg, as well as parts for the aerospace, defense, and energy infrastructure sectors.
Permite crear geometrías complejas que serían difíciles o imposibles con métodos convencionales, y reduce los tiempos de espera asociados a proveedores especializados, facilitando la fabricación de componentes personalizados bajo demanda. Ya se ha utilizado para fabricar una vasija de presión de acero de aproximadamente 90 cm de ancho por 1,5 metros de alto, con una aleación relevante para aplicaciones nucleares. El objetivo a largo plazo es producir componentes para reactores nucleares que pesen más de 4.500 kg, así como piezas para los sectores aeroespacial, de defensa y de infraestructura energética.
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MedUSA is not yet a commercial product available for sale; rather, it is a research and demonstration platform in an advanced prototype stage. Although it has an industrial partner (Lincoln Electric) and has demonstrated impressive manufacturing capabilities, its current use is focused on research and verification within a national laboratory, not on commercial production. The team’s current objective is not to sell machines, but to solve the challenge of certifying 3D-printed parts for critical applications (such as in the nuclear energy sector).
MedUSA todavía no es un producto comercial disponible para la venta, sino una plataforma de investigación y demostración en etapa de prototipo avanzado. Aunque cuenta con un socio industrial (Lincoln Electric) y ha demostrado capacidades de fabricación impresionantes, su uso actual se concentra en la investigación y verificación dentro del laboratorio nacional, no en la producción comercial. El objetivo actual del equipo no es vender máquinas, sino resolver el problema de certificación de piezas impresas en 3D para aplicaciones críticas (como la energía nuclear).
Research from ORNL indicates that parts printed using the MedUSA system still exhibit significant residual stresses and deformations, suggesting that there are remaining knowledge gaps that must be addressed before the technology can be widely adopted. In short, MedUSA represents a step toward a more agile and self-sufficient manufacturing industry, where critical, large-scale metal parts can be "printed" locally—rather than waiting months or years for them to be forged elsewhere and transported to the factory.
La investigación de ORNL señala que las piezas impresas con el sistema MedUSA aún presentan tensiones residuales y deformaciones significativas, lo que indica que todavía existen vacíos de conocimiento que deben resolverse para su aplicación generalizada. En resumen, MedUSA representa un paso hacia una industria manufacturera más ágil y autosuficiente, donde las piezas metálicas críticas y de gran tamaño pueden "imprimirse" localmente en lugar de esperar meses o años a que se forjen en otro lugar y se trasladen a la fábrica.
More information/Más información
https://www.ornl.gov/news/metal-manufacturing-innovation-inside-mdf-and-lincoln-electrics-partnership/
A remarkable breakthrough from ORNL and Lincoln Electric. MedUSA demonstrates the strength of WAAM technology: three robotic arms working in coordination to build enormous metal parts layer by layer, reducing production times and material waste in heavy industry. The future of large-scale additive manufacturing!
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Mirá, 45 kilos de metal por hora con tres brazos soldando a la vez sin chocarse me parece un pequeño milagro de coordinación. Pensá que el mismo principio de capas ordenadas lo usás para construir cualquier cosa, hasta la fe.
45 kilos de metal por hora con tres brazos soldando a la vez sin chocar suena a que el software de coordinación es el verdadero mérito, no las antorchas. ¿Sabés si ORNL ya lo probó con alguna pieza real o sigue en fase de demostración?
45 kg/hora de deposición con tres brazos coordinados sin colisión es el dato que importa: eso ya compite con fundición tradicional en piezas grandes. La pregunta es el acabado superficial y el mecanizado posterior, porque WAAM deja cordones que después hay que corregir.
45 kg por hora suena brutal hasta q pensás en el costo energético de tres arcos soldando a la vez, ¿no? Me pregunto cómo resuelven el tema de las tensiones térmicas en piezas tan grandes, xq ahí es donde estas technologías suelen pinchar.
Qué interesante eso de que los tres brazos puedan trabajar en la misma zona sin chocar, queridos hermanos; en mi experiencia, coordinar aunque sea dos voluntades ya cuesta bastante. Me llamó la atención el dato de los 45 kilos de metal por hora, porque ahí donde antes se requería una fundición entera ahora basta un arco eléctrico y alambre. ¿Sabe alguien si MedUSA ya se usa para piezas reales o sigue en fase de laboratorio?
La tecnología WAAM con múltiples brazos coordinados representa un avance notable para la fabricación industrial de gran escala. Reducir los plazos de entrega en componentes críticos como vasijas de presión nucleares es un paso importante para el sector.