La Stampa 3D Produce Coperchi Del Motore Per Accelerare La Manutenzione Degli Aeromobili
Come una società di ingegneria locale specializzata ha supportato una grande compagnia aerea durante la pandemia con coperture per motori a reazione realizzate con stampi stampati in 3D.
Stampi 3D per coperture di scarico di motori aerospaziali
Aerei bloccati durante il COVID-19
Il mondo si è fermato improvvisamente nel marzo 2020. La pandemia di COVID-19 ha interrotto la maggior parte dei viaggi, provocando l’arresto immediato del 62% degli aerei passeggeri. [1] Di conseguenza, sono emerse varie sfide, tra cui la mancanza di parcheggi e l’aumento dei costi di manutenzione per gli aerei non progettati per rimanere inattivi. La Scandinavian Airlines (SAS), in particolare, ha esposto la maggior parte dei suoi aerei all’inverno tipicamente rigido della Norvegia.
Mettere a terra una flotta non è un compito facile. Quando sono parcheggiati per lunghi periodi, i motori degli aeroplani hanno bisogno di protezione dagli elementi e da altre influenze dannose come detriti e animali. Le compagnie aeree hanno alcune scelte, come lo stoccaggio specializzato a lungo termine in un clima secco e caldo o un approccio più pronto per il volo. [2] Quest’ultimo consiste nel mantenere i motori al coperto mentre sono parcheggiati all’esterno, a parte i necessari controlli settimanali sul funzionamento del motore.
Le procedure standard richiedono varie coperture per evitare che l’umidità e altri oggetti danneggino i motori, mantenendo stabili i livelli di umidità con gli essiccanti. Sfortunatamente, le compagnie aeree come SAS non disponevano dell’inventario necessario di coperchi motore, tappi di scarico, ecc. Preconfezionati per questi aerei aggiuntivi con messa a terra. Senza un’attrezzatura adeguata, parcheggiare gli aeroplani non sarebbe stata un’opzione.
Inizialmente, come soluzione correttiva, SAS ha utilizzato involucro di plastica e nastro adesivo, un approccio accettabile per l’archiviazione su piccola scala ea breve termine. Tuttavia, con gli aeroplani costantemente al minimo, i motori devono essere scoperti per i loro avviamenti settimanali. Jason Deadman, un ingegnere di produzione presso SAS, descrive il processo di otto ore di disimballaggio e reimballaggio del motore per questi controlli come “una vera operazione”.
Con l’estendersi della pandemia, era necessaria una soluzione a lungo termine più rapida ed economica.
Interruzioni della catena di approvvigionamento
Una soluzione semplice a questa mancanza di coperture del motore, ovviamente, era semplicemente ordinarne di più. Eppure, il COVID-19 ha innescato un effetto domino nelle catene di approvvigionamento globali. Senza l’accesso alle materie prime durante i blocchi, la produzione è rallentata e sono stati realizzati meno prodotti. Un sondaggio ha rilevato che solo una piccola parte delle aziende della catena di approvvigionamento potrebbe operare senza interruzioni. [3]
L’approvvigionamento tempestivo di parti dai fornitori abituali era quasi impossibile. Questo problema richiedeva un pensiero creativo. Diverse aziende hanno iniziato a lavorare oltre il normale sistema, passando alla produzione interna, noleggiando navi mercantili e riprogettando parti per utilizzare ciò che era disponibile. [4]
In particolare, le compagnie aeree hanno riscontrato una disponibilità limitata di apparecchiature per il servizio a terra. Di conseguenza, SAS ha stabilito che l’accorciamento della catena di approvvigionamento era la chiave, sfruttando più risorse disponibili a livello locale. Questa opzione non solo risolverebbe le loro sfide logistiche, ma sposterebbe anche SAS verso un’operazione più ecologica e meno rischiosa.
Pensare fuori dagli schemi con la stampa 3D
Una filiera più corta richiede una ricerca di opportunità locali. Jason di SAS ha pensato alla stampa 3D come una possibile soluzione ai problemi della catena di approvvigionamento. Dopotutto, i vantaggi della stampa 3D sono in linea con le esigenze e i valori dell’azienda. Questi includono produzione rapida, flessibilità di progettazione, volume ridotto, basso costo e spreco minimo. [5] Piccoli oggetti potrebbero essere prodotti facilmente con questa tecnologia, ma come potrebbe procurarsi attrezzature di servizio su scala di aeroplani? Nonostante le limitazioni nei materiali e nelle dimensioni della maggior parte delle stampanti 3D, questa sembrava essere un’opportunità non sfruttata per la compagnia aerea. SAS ha chiesto a un fornitore specializzato locale, CNE Engineering , come la stampa 3D può aiutare con i suoi aerei a terra.
Nathan Brown, il fondatore di CNE Engineering, iniziò a rivedere i requisiti dei materiali per le coperture degli scarichi del motore. Dovevano resistere a temperature esterne estreme ed esibire resistenza chimica e ai raggi UV. Inoltre, doveva essere morbido ma robusto: sia il motore che il coperchio non potevano essere danneggiati se coperti e scoperti. Sulla base di questi requisiti, Nathan ha considerato l’uretano colabile, un’opzione materiale ampiamente disponibile ea basso costo.
Questo materiale, insieme alle esigenze di volume di SAS di 20-100, richiedeva parti fuse. Fortunatamente, CNE ha rivelato che potevano ancora stampare in 3D gli stampi di colata o gli strumenti utilizzati per produrre le attrezzature necessarie per SAS. Questa opzione ha anche soddisfatto i requisiti di tempistica di SAS: le consegne iniziali delle apparecchiature sono iniziate diverse settimane dopo l’avvio del progetto. Utilizzando le loro stampanti 3D di grande formato BigRep, CNE Engineering è stata in grado di agire rapidamente e produrre internamente strumenti e attrezzature personalizzati su vasta scala per soddisfare le esigenze immediate di SAS durante la pandemia di COVID.
Dall’ideazione alla produzione
Ora che l’approccio alla produzione è stato determinato, sono seguiti i dettagli ingegneristici del processo. Una volta selezionato il processo di produzione della colata, CNE ha progettato e ingegnerizzato gli stampi, che utilizzavano una combinazione di materiali stampati. Questa disposizione doveva essere a tenuta di liquidi, resistente agli agenti chimici e consentire anche una facile sformatura (rilascio delle parti). La stampante BigRep ONE 3D può ospitare le parti superiore e inferiore dello stampo, in un unico pezzo, senza doverle dividere o segmentare. Lo STUDIO di BigRep è stato utilizzato per produrre parti di stampi che avevano caratteristiche più piccole e richiedevano un livello di dettaglio più elevato (ad esempio, spazio negativo richiesto per le maniglie del coperchio).
Il processo di produzione è stato perfezionato come segue: gli strumenti in uretano vengono stampati e assemblati, un processo che richiede alcuni giorni. Successivamente, l’uretano liquido viene versato nello stampo per polimerizzare, impiegando solo poche ore. Alla fine, una persona può rimuovere facilmente la parte finale dallo stampo in pochi minuti.
SAS ha ricevuto il suo ordine iniziale entro soli due mesi dalla riunione di avvio. Gli ordini sono proseguiti con quantità simili in varie dimensioni per i diversi aeroplani. L’impegno di ore di avvolgimento e srotolamento dei motori a reazione è ora questione di pochi minuti per un tecnico della manutenzione e queste coperture su misura.
Dove può portarci la stampa 3D di grande formato?
CNE Engineering ha soddisfatto tre aspetti chiave del suo design con le sue stampanti 3D BigRep. In primo luogo, era disponibile una gamma di opzioni di materiali che consentivano loro di testare e sperimentare materiali di finitura finale. In secondo luogo, il volume di costruzione (1 m 3 ) del BigRep ONE era abbastanza grande da soddisfare le dimensioni dello scarico del motore a reazione con stampe in un unico pezzo. Inoltre, l’orientamento della linea di stampa del design dello stampo ha consentito la facilità di colata e rilascio dello stampo.
La stampa 3D di grande formato è un metodo innovativo ed entusiasmante per la produzione di soluzioni che richiedono parti o caratteristiche uniche, ad esempio una curvatura complessa accoppiata a un materiale flessibile.
Nathan del CNE vede infinite opportunità per la stampa 3D su larga scala. Spera di espandere la progettazione e la stampa 3D di strumenti e attrezzature per altre compagnie aeree con le loro esigenze di servizio a terra e per altri settori. Nathan elenca portautensili, carrelli, maschere, modelli e altre attrezzature per hangar come candidati promettenti per la stampa 3D su larga scala. L’obiettivo è semplicemente “trovare clienti e identificare il bisogno”.
