Impressão 3D na aviação (Fabricação de peças)
A GE Aviation afirma que já está produzindo peças aeronáuticas através da impressão em 3D. Vamos entender melhor:
GE Aviation produz bicos injetores em impressoras 3D
Até agora restrita a aplicações em pequena escala, a tecnologia começa a ser adotada por setores de grande porte, como a aviação
Embora só tenha ganhado visibilidade ampla nos últimos anos, a tecnologia de impressão em 3D já tem 25 anos. Se já há impressoras 3D vendidas ao consumidor por US$ 500, as de uso industrial ainda precisam ser aperfeiçoadas ou desenvolvidas se a intenção for usá-las para a produção em série. Empresas como GE e Boeing estão explorando as possibilidades. A GE anunciou recentemente um investimento de US$ 50 milhões em impressoras 3D em sua fábrica de Auburn, Alabama (EUA), para a produção de injetores de combustível de motores a jato. O processo, além de mais rápido e eficiente que o tradicional, vai aumentar a produção dos atuais mil injetores por ano para 40 mil em 2020. As peças serão usadas a partir de 2016 nos motores Leap comprados pela Airbus e pela Boeing para seus aviões de fuselagem estreita. Já há no mercado de aviação permutadores de calor produzidos com impressoras 3D.
Ao contrário das linhas de fabricação tradicional, que cortam as peças a partir de grandes pedaços de metal, as impressoras 3D fazem cada peça “crescer” a partir de um desenho digital, sobrepondo finas camadas de pó de metal e usando laser ou raio de elétrons para fundi-las. No futuro, poderá ser possível fabricar uma asa de avião sem precisar cortar ou dobrar placas de metal. Ou que as lojas de peças para carros mantenham seus estoques na forma de arquivos digitais, que orientarão a impressão de cada peça de acordo com as necessidades da clientela.
A segurança e o padrão da produção de peças também é maior com as impressoras 3D. “Se uma falha é detectada nos primeiros estágios da impressão, os defeitos podem ser descartados e submetidos a mais verificações”, disse Steve Renger, chefe global de Pesquisa e Desenvolvimento da GE Aviation, à revista Forbes. “Há vários sensores e monitoramento de parâmetros durante todo o processo, e muitos dos dados produzidos são analisados em tempo real.” Há alguns desafios a serem vencidos na planta da GE – como determinar o tempo de resfriamento ideal para as peças impressas em 3D – e na utilização da tecnologia em geral – nem todo material é utilizável em impressoras 3D e não há padrões de regulamentação para seu uso industrial ou para testes e pesquisas na área. Mas é claramente um caminho com um potencial a ser explorado por muito tempo.
Tendência crescente
Só em 2012, a fabricação de impressoras 3D cresceu 29%. O mercado mundial de produtos e serviços que usam a tecnologia deve chegar a US$ 2,14 bilhões este ano, ante US$ 1,71 bilhão em 2011, mas isso ainda corresponde apenas a 0,02% da produção global. No início deste ano, o governo dos Estados Unidos anunciou o investimento de US$ 30 milhões numa rede nacional de pesquisa em fabricação aditiva. O Departamento de Defesa tem um interesse especial na tecnologia, prevendo o dia em que as peças das armas e veículos bélicos possam ser produzidas onde estão as tropas, em vez de serem trazidas de outro continente.
A tecnologia não requer muita mão de obra, mas os trabalhadores precisam ser altamente especializados para operar ou construir máquinas e desenvolver códigos de computador. Acredita-se que, com a implantação das impressoras 3D nos processos regulares de produção, a fabricação vai tornar-se progressivamente “local”. Como as impressoras já são fáceis de instalar em quase qualquer lugar, os itens poderão ser produzidos onde e quando necessário, reduzindo ou eliminando custos de armazenagem e transporte.
Essa mobilidade também é o sonho de todo empreendedor com boas ideias mas sem recursos para criar fábricas ou mesmo usar os equipamentos de outras empresas. Com as impressoras, não seria necessário criar ferramentas e moldes. Ainda mais impressionantes são as possibilidades de design. Na fabricação de peças atual, com o uso de metais, a simplicidade do desenho influi muito no custo e no tempo de produção. Com uma impressora 3D, tudo é comandado por códigos de computador e a impressora não tem maior “trabalho” se o desenho for mais intrincado ou mais simples. Entre as peças que a Boeing já produz estão dutos de resfriamento de componentes eletrônicos com formatos complicados que antes exigiam uma montagem em várias fases.
Também está nos planos da GE passar a fabricar com essa tecnologia a sonda que é usada na superfície do corpo humano para gerar imagens de ultrassom. Atualmente, para ter as imagens mais nítidas possíveis, a empresa emprega relojoeiros noruegueses que trabalham nas peças usando microscópios.
Com a difusão do uso de impressoras 3D nas fábricas, elas passam a ser conhecidas pela maioria dos funcionários, que têm sua criatividade estimulada. Quando uma lavadora de pratos da cantina da fábrica da Boeing em St. Louis (Missouri, EUA) quebrou, recentemente, o encanador da empresa não quis esperar a chegada da peça de plástica necessária para o conserto. Ele pediu a um engenheiro da empresa para desenhar a peça na tela de um computador e mandou imprimir, o que foi feito com sucesso em meia hora.
In 2016, GE Aviation will introduce the first 3D-printed parts in an aircraft engine platform. Each of the new CFM LEAP engines, produced jointly by GE and its long-time partner, Snecma (SAFRAN) of France, will have 19 3D-printed fuel nozzles in the combustion system that could not be made any other way. The benefits of printing these parts are numerous.
Lighter in weight – the weight of these nozzles will be 25% lighter than its predecessor part.
Simpler design – the number of parts used to make the nozzle will be reduced from 18 to 1.
New design features – more intricate cooling pathways and support ligaments will result in 5X higher durability vs. conventional manufacturing.
These benefits all will lead to higher performance from our engines. With several thousand orders for the new CFM LEAP, GE Aviation will produce more than 100,000 3D-printed parts by the close of this decade. Today, GE is the world’s largest user of additive technologies in metals.
The production of 3D-printed parts in GE aircraft engines signals a paradigm shift that is happening with the emergence of additive manufacturing. Additive not only offers the opportunity to design parts never before possible; Scientists in GE’s Additive Manufacturing Lab also see new possibilities for designing entirely new materials.
New advances in laser technology and 3D-printing machines are allowing scientists to experiment with new material configurations by mixing and combining metal powders in more innovative ways.
Aviation represents the first GE business where additive technologies are being applied. GE scientists are also developing applications for other GE businesses as well, which include:
Healthcare – production of a low -cost Ultrasound transducer that allows intricate patterns on the probe face to be printed all at once vs. time intensive, micromachining techniques used today.
Appliances – Rapid prototyping of new appliance designs at 15000 parts/year
Oil & Gas – Turbomachinery prototyping and development of new pump parts
Power & Water- Has a combustion component undergoing field testing and is actively exploring the use of the AM for new (high-performance) designs.
Fonte: GE Aviation e P1 Protótipos
Aircraft Maintenance Technicians Brazil
Manutenção Aeronáutica
www.fb.com/aeronavesemanutencao
www.aeronaves.vai.la
acionamento utilizados em veículos eléctricos é cerca de 2x kW por kg. Desde que o novo motor foi feito seu desempenho recorde em velocidades de rotação de apenas 2.500 rotações por minuto, e assim poderá conduzir as hélices diretamente, sem o uso de uma transmissão. "Esta inovação permitirá construir um avião híbrido-elétrico em série (aeronave com quatro ou mais lugares) ", disse Frank Anton, Chefe de eAircraft na Siemens Corporate Technology, unidade central de pesquisa da empresa. O motor está programado para começar voo-teste antes do final de 2015. Na próxima etapa, os pesquisadores da Siemens vai aumentar a produção ainda mais. "Estamos convencidos de que o uso de drives híbrido-elétricos em aviões regionais com 50 a 100 passageiros é uma possibilidade real a médio prazo", disse Anton.
Siemens researchers have developed a new type of electric motor that, with a weight of just 50 kilograms, delivers a continuous output of about 260 kilowatts – five times more than comparable drive systems. The motor has been specially designed for use in aircraft. Thanks to its record-setting power-to-weight ratio, larger aircraft with takeoff weights of up to two tons will now be able to use electric drives for the first time.
The development of this motor was supported by the German Aviation Research Program LuFo in a project of Grob Aircraft and Siemens.
"Com o RAT em ação, o piloto precisa diminuir a velocidade da aeronave, por dois motivos. O primeiro é para não quebrar o dispositivo. “É uma peça pequena. Se o avião estiver em uma velocidade muito alta, vai gerar muito arrasto”, diz Catalano. O segundo é por que o avião precisa planar. Para isso, o piloto vai desacelerar até chegar a uma velocidade ideal que o permita voar até um ponto em que possa pousar."
Durante o voo de cruzeiro, o risco é ainda menor, e o avião pode manter um voo sem um dos motores sem maiores problemas até poder pousar em um aeródromo.
A maior dificuldade para a tripulação manter o avião em voo é a perda dos diversos sistemas que dependem dos motores para funcionar. Todos os grandes aviões a jato possuem um motor auxiliar, a APU - Auxiliary Power Unit, que conseguem fazer funcionar, ainda que precariamente, esses sistemas, mas em muitos casos a parada dos motores deve-se à falta de combustível, e aí até mesmo a APU deixa de funcionar. Os projetistas aeronáuticos, então, conceberam um último recurso de salvação nesses casos extremos: a RAT - Ram Air Turbine.
Em muitos casos, a RAT é acionada automaticamente, em caso de perda total de potência. Entre a perda dos motores e o estendimento da RAT, as únicas fontes de energia do avião são as baterias.
Em fins não militares, os ratos foram usados para alimentar bombas centrífugas para pressurizar os sistemas de pulverização em aeronaves que são usados como aviões agrícolas para entregar agentes líquidos em lavouras. A principal razão para a escolha de um RAT é a segurança; usando um RAT permite que, no caso de os EUA, os sistemas de motor e de alimentação certificados pela FAA em que a aeronave não haverá alterações. Não há nenhuma necessidade de usar um motor de tomada de força para accionar a bomba, como a bomba pode ser colocado de baixo ou abaixo do exterior da célula simplificando enormemente canalização. Sendo o ponto mais baixo do encanamento, ele terá de alimentação por gravidade dos tanques de pulverização e nunca precisam ser preparadas. Em caso de falha de uma bomba que pode resultar na apreensão, não há nenhum efeito sobre a capacidade de voar a aeronave ou os seus sistemas para além do fato de que os sistemas de pulverização não são funcionais.
