Una pieza de un metro de diámetro fabricada en aleación de níquel 718 se convirtió en una de las partes más grandes que se hayan fabricado en la aviación utilizando tecnología de adición e impresión 3D. La tecnología utilizada, que se denomina Direct Metal Laser Melting (DMLM), representa un enorme avance que sustituye el tradicional sistema de fundición, lo cual reduce en un 30% el costo final de la pieza, a la vez que disminuye considerablemente su peso gracias a la integración y consolidación de 150 partes en una sola pieza final. Otra de las ventajas de esta tecnología revolucionaria es que acorta los tiempos de fabricación llevando las entregas a plazos de menos de un tercio de lo que insumían los procedimientos industriales anteriores.
La incorporación de estos métodos de fabricación que se utilizan cada vez más en todas la industrias, son particularmente importantes en la aviación porque significan un ahorro considerable en combustible y acerca a la aeronáutica a las metas de reducción del 90% de las emisiones que la industria debería alcanzar para 2050, conforme a las directivas del Pacto Verde Europeo en materia de aviación.
Con sede en Múnich, Alemania, el equipo de GE Aerospace Advanced Technology (GE AAT) Múnich lidera tres asociaciones principales en el programa europeo Clean Sky 2, las cuales se esfuerzan por mejorar el hardware del motor, su diseño y el proceso de fabricación. Una de las asociaciones lideradas por GE AAT Múnich es el Proyecto de tecnología de turbinas (TURN), que se creó para acelerar la maduración de esta tecnología para la producción de motores aeronáuticos.
En 2018, en el marco de Clean Sky 2, se seleccionó un consorcio de la Universidad Tecnológica de Hamburgo (TUHH), la TU Dresden (TUD) y la empresa de tecnología Autodesk para apoyar a GE AAT Múnich en el diseño de un gran componente a escala de fabricación aditiva en metal, fue así que se comenzó a trabajar en la carcasa del marco central de un turbofan integrado utilizando la fabricación aditiva avanzada (TCF).
Después de casi seis años de trabajo en I+D e ingeniería, el consorcio presentó el diseño de la carcasa TCF de gran formato en aleación de níquel 718. La carcasa TCF es una de las mayores piezas por adición producidas para la industria aeroespacial.
La carcasa TCF fabricada con esta tecnología de punta está diseñada para motores de cuerpo estrecho en los que la pieza tiene aproximadamente un metro de diámetro. Tener esta solución de diseño de una sola pieza para producir este tipo de hardware de motor de gran formato con costos, peso y tiempo de fabricación reducidos es un enorme logro para la industria aeroespacial.
Aparte de los beneficios medioambientales, de rendimiento, peso, costes y reducción de material de desecho de esta nueva pieza, este modo de fabricación implica una simplificación de la cadena de suministro respecto de la fundición convencional.
El marco central de la turbina es un componente de los turboventiladores modernos, sirve como conducto para el gas caliente que fluye desde la turbina de alta presión hacia la turbina de baja presión. Hasta ahora estas piezas se fabrican por fundición y/o forja, seguido de procedimientos mecanizados adicionales. Debido a los estrictos requisitos regulatorios para el hardware de aeronavegabilidad en la industria aeroespacial, la cantidad de proveedores aprobados para fabricar piezas de fundición y forja siempre ha sido un freno en la provisión de partes, lo cual implicaba largos plazos de entrega y mayores costos. Por otra parte, el hecho de que el marco central de una turbina sea una pieza fija –es decir que no está en movimiento– hicieron que esa pieza sea ideal para la fabricación por adición.
Esta nueva solución de diseño de fabricación aditiva de los marcos de motores no se limita a los bastidores centrales de turbinas para futuros motores, ya que puede aprovecharse para los marcos centrales de otros reactores, incluidos los existentes que deban ser reemplazos. Las características de diseño propuestas también se pueden transferir y/o escalar a marcos traseros de turbinas (TRF), carcasas de turbinas de baja presión y marcos intermedios de turbinas (TMF), además de aprovecharse para otros motores aeroderivados.