GE se une à Força Aérea dos EUA para imprimir peças em 3D para aviões de combate

Na década de 1980, quando a Força Aérea dos EUA abriu o que hoje é conhecido como Grande Guerra dos Motores para sistemas de propulsão para alimentar suas frotas F-16 e F-15, a GE viu sua chance de se tornar novamente um importante fornecedor para frota de caças. Seus engenheiros desenvolveram o motor do bombardeiro supersônico B-1 e usaram seu poderoso e eficiente coração pulsante – chamado de núcleo – para projetar um novo motor a jato, o F110. A mudança foi um sucesso retumbante. “Hoje, a grande maioria dos caças F-16 da linha de frente é alimentada por nosso motor F110”, disse Rick Kennedy, historiador da GE Aviation. “O F110 é uma das grandes histórias da GE – de volta ao setor. Em 1970, a GE foi excluída da competição para alimentar F-16 e F-15. Agora, aqui estamos todas essas décadas depois.”

A história do motor F110 ainda não acabou – ainda está adicionando capítulos. A Força Aérea ainda está procurando as melhores e mais rápidas formas de adquirir peças, incluindo peças cruciais de que precisa para os aviões que estão em serviço há décadas. No ano passado, representantes da GE Aviation e da GE Additive entraram em contato com o Escritório de Manutenção Rápida (RSO) da Força Aérea com uma idéia: Por que não fazer essas peças com impressão 3D?

Acima: Uma nova colaboração entre a GE e a Força Aérea está dando seus primeiros frutos: uma cobertura de cárter impressa em 3D (em cima) para o motor F110. Acima: Um avião de caça F-16 equipado com um motor F110. Crédito da imagem superior: GE Aviation. Acima: GE Additive.

Agora que a colaboração está dando frutos: os engenheiros da GE estão construindo uma cobertura de cárter impressa em 3D para o motor GE F110. O cárter faz parte do sistema de lubrificação a óleo, e a tampa do cárter é basicamente uma tampa – e uma parte essencial do motor, disse James Bonar, gerente de engenharia da GE Additive: “Comparado com outras partes do motor F110, a tampa do cárter pode ter funcionalidade inferior, mas é incrivelmente importante. Ele precisa ser durável, formar uma vedação e trabalhar para que todo o motor funcione – o que é, obviamente, crítico em uma aeronave monomotor como o F-16. ”

A GE conseguiu argumentar com base em sua ampla experiência com esse tipo de tecnologia. Também conhecida como manufatura aditiva, a impressão 3D funciona fundindo finas camadas de pó de metal com um laser ou feixe de elétrons para produzir o produto final. A tecnologia permite que os engenheiros criem formas que, de outra forma, seriam muito caras, ou simplesmente muito complexas, para serem criadas por moldagem ou estampagem. Como Antroine Townes, líder do local para o Centro de Tecnologia Aditiva (ATC) da área de Cincinnati, na GE Aviation, disse à GE Reports : “A beleza e o valor da fabricação aditiva estão na flexibilidade do design e na velocidade da inovação”.

Desde a sua introdução na década de 1980, o motor F110 da GE Aviation, acima, tem sido um dos pilares das frotas F-16 e F-15 da Força Aérea. Crédito de imagem: GE Additive.

Isso tem sido um benefício para o trabalho da GE na aviação, em particular. Os engenheiros do ATC, por exemplo, conseguiram usar a tecnologia para combinar mais de 300 peças de motor em apenas sete componentes impressos em 3D no novo motor GE9X, o mais poderoso motor a jato do mundo. Graças à impressão 3D e outras tecnologias, esse mecanismo é 10% mais econômico em termos de combustível do que seu antecessor, o GE90. A GE Aviation também contou com a impressão 3D para o seu Catalyst, o primeiro motor turboélice de folha limpa a chegar ao mercado da aviação em mais de meio século. Com a impressão 3D, os engenheiros da GE destilaram cerca de 800 peças para cerca de uma dúzia, reduzindo o peso do catalisador e melhorando o consumo de combustível.

A colaboração da GE com o RSO da Força Aérea se baseia neste trabalho. “A Força Aérea queria ir mais rápido desde o primeiro dia e obter a capacidade e a capacidade de fabricação de aditivos metálicos, o mais rápido possível, para melhorar a prontidão e a sustentabilidade”, disse Lisa Coroa-Bockley, gerente geral de soluções avançadas de materiais da GE Aviation. “Velocidade é a moeda do aditivo.”

A primeira tiragem das tampas dos cárteres – convencionalmente fundidas em alumínio – aconteceu no ATC, onde os engenheiros criaram as peças a partir de pó de cobalto-cromo usando a máquina Concept Laser M2 da GE Additive. “Parte desse processo envolveu a exploração de como eliminar rapidamente os riscos associados às peças fundidas e como o aditivo de metal pode substituí-lo por peças que não estão mais em produção ou onde precisamos de execuções menores para manter nossas plataformas em operação”, explicou Melanie Jonason, engenheira-chefe da divisão de manutenção de propulsões da Base Aérea de Tinker, em Oklahoma.


Para a colaboração geral, a Força Aérea e a GE estão usando um modelo de “desenvolvimento em espiral” comum a campos como software: Basicamente, você começa com peças únicas com funcionalidade mais baixa, como a tampa do depósito, e trabalha até enfrentar componentes complexos e sistemas como trocadores de calor. Com a Fase 1a em andamento, as equipes estão migrando para a Fase 1b, que se concentra em uma carcaça de cárter – uma família de peças no motor TF34. O motor aciona o Fairchild Republic A-10 da Força Aérea “Warthog” e está em serviço há mais de 40 anos.

“O programa com a GE está adiantado e o trabalho preliminar já realizado na cobertura do poço permitiu avançar rapidamente”, disse Beth Dittmer, chefe de divisão de integração de propulsão da Base Aérea de Tinker. “À medida que construímos nosso plano de aeronavegabilidade de aditivos metálicos para a Força Aérea, a conclusão de cada fase representa um marco significativo, à medida que nos aproximamos de obter uma peça aditiva qualificada para voar em uma de nossas aeronaves”.

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