La Junta de Desarrollo Económico de Singapur apoyó los ensayos de desarrollo inicial y la formación para la introducción en el país de la tecnología aditiva metálica para el mantenimiento de la aviación

A medida que la tecnología aditiva metálica sigue ganando impulso en el diseño y la producción industrial de nuevos componentes aeroespaciales, las instalaciones de Loyang de GE Aviation son las primeras instalaciones de mantenimiento, reparación y revisión (MRO) del mundo que han sido aprobadas para utilizar la fabricación aditiva metálica para la reparación de componentes de motores de aviones comerciales.

GE Aviation Engine Services Singapore (GE AESS) cuenta actualmente con más de 1.700 empleados en la ciudad-estado y representa más del 60% del volumen global de reparaciones de GE Aviation. GE Aviation innova continuamente en el sector de MRO, y GE AESS ha anunciado recientemente que es la primera instalación de MRO del mundo aprobada para realizar reparaciones con aditiva metálica en componentes de motores a reacción.

La tecnología aditiva en las reparaciones también ofrece la posibilidad de abrazar la complejidad, en lugar de rehuirla. Chen Keng Nam, director ejecutivo de fabricación de GE AESS en Singapur, también ha participado en la implantación de la tecnología aditiva metálica

"Esta tecnología disruptiva puede utilizarse para muchas aplicaciones, no sólo en la aviación. Cuando veo más allá del ámbito de la reparación para llegar a la fabricación de nuevas piezas, es alucinante ver las piezas que podemos diseñar e imprimir utilizando la aditiva. Ahora los diseñadores aprovechan la posibilidad de producir nuevos diseños que antes no se podían imaginar o fabricar con los métodos tradicionales".

Iain Rodger, director general de GE AESS, también ve el potencial de la tecnología aditiva metálica en el sector de los servicios de mantenimiento. “En esta parte de la cadena de suministro, nuestros clientes valoran realmente un tiempo de entrega más rápido, y eso es lo que estamos consiguiendo. El uso de nuestras máquinas GE Additive Concept Laser M2 suele reducir a la mitad el tiempo que nos lleva reparar estas piezas de avión”.

Rodger afirma que sus equipos ya están utilizando la tecnología aditiva para reparar piezas de los motores CF6 de GE Aviation, el motor comercial más fiable y vendido de los aviones de fuselaje ancho. El próximo objetivo es incluir piezas en el CFM56, el motor más vendido de la historia de la aviación comercial.

Un ejemplo es la reparación de los álabes del compresor de alta presión (HPC), que funcionan a altas velocidades y con estrechos márgenes de maniobra en los motores de los aviones. Se enfrentan a una erosión y un desgaste regulares que, con el tiempo, exigen una reparación y una sustitución continuas. La reparación de las puntas de estos álabes solía requerir un largo proceso de corte, soldadura y amolado para crear la forma adecuada.

GE Aviation ha establecido un proceso automatizado de fabricación aditiva para reparar las puntas de las palas HPC, ahorrando tiempo y costes asociados a la mano de obra y al mecanizado. El equipo creó un software de análisis de imágenes que mapea la forma de una cuchilla usada y crea instrucciones personalizadas para que la máquina Concept Laser M2 construya una nueva punta con una alineación y un perfil precisos. La pieza impresa en 3D tiene una forma casi neta y puede terminarse con un procesamiento adicional mínimo.

“La productividad ha aumentado, ya que nuestros empleados pueden reparar el doble de piezas en un día en comparación con el proceso de reparación convencional. También se necesita menos equipo para el posprocesamiento, por lo que el espacio necesario se ha reducido en un tercio”, afirma Rodger. “Además, actualmente estamos evaluando lo que vamos a hacer en piezas de turbinas y otros componentes más allá de los compresores. En el día a día, trabajando con los clientes, sabrán que hay una diferencia, ya que verán que sus piezas les llegan más rápidamente”.

Más allá de los tiempos de entrega mucho más rápidos posibles con la tecnología aditiva metálica en las reparaciones de piezas de aeronaves, Rodger ve otra victoria significativa para GE Aviation, para los clientes y para la industria de la aviación en general.

“Para mí, una de las principales ventajas de la aditiva es su sostenibilidad. Esto nos va a permitir reparar más piezas y tirar menos piezas a la basura, utilizar menos energía, generar menos residuos y tener una huella más pequeña. La capacidad de reparación es una parte importante del camino hacia la sostenibilidad. A medida que la industria se expanda y se desarrolle nueva tecnología, esto no hará más que aumentar”.

Como parte de su estrategia nacional de alta tecnología, la Junta de Desarrollo Económico de Singapur apoyó los ensayos de desarrollo inicial y la formación para la introducción en el país de la tecnología aditiva metálica para el mantenimiento de la aviación.

Shih Tung Ngiam, director de Ingeniería de GE Aviation, Engine Services en Singapur, participó en el proyecto desde su inicio. Actúa como puente entre el equipo local y la comunidad aditiva más amplia de GE Aviation y GE Additive para industrializar el proceso.

“Mientras los equipos del Centro de Tecnología Aditiva de GE Aviation en Cincinnati y de GE Additive Lichtenfels en Alemania trabajaban en el desarrollo de los parámetros de impresión para la máquina Concept Laser M2, nuestro equipo aquí en Singapur se centró en las modificaciones necesarias para que el proceso fuera robusto y fácil de producir en un proceso de reparación de gran volumen”, afirma Ngiam.

El equipo de Singapur diseñó el utillaje para preparar e imprimir las piezas de forma eficiente y afinó el proceso de reparación, incluyendo la impresión, el pre y el posprocesamiento y la inspección. Se llevaron a cabo extensas pruebas y ensayos para garantizar la calidad y seguridad de las piezas antes de que se sustanciara la reparación.

“La aditiva nos da velocidad y productividad con menos espacio requerido. Estudiamos detenidamente la mejor manera de integrar las M2 en el resto de la línea de reparación. Hicimos una evaluación de qué partes de la reparación debíamos dejar, cuáles podían beneficiarse de la aditiva y qué otros cambios debíamos hacer en el proceso de reparación para que tuviera sentido”, dice Ngiam.

Las dos grandes ventajas que la fabricación aditiva metálica proporciona a la obra son la velocidad y la forma casi neta del producto. Esto permite al equipo aumentar la productividad y reducir el espacio necesario. Los métodos tradicionales de reparación de palas HPC implican un gran esfuerzo para soldar la pala y luego un gran esfuerzo adicional para eliminar el material sobrante. Al utilizar las impresoras 3D de metal Concept Laser M2, la pala reparada se aproxima mucho a la forma final cuando sale de la máquina, por lo que se necesita mucha menos mano de obra y equipo para conseguir el perfil acabado.

Dada la naturaleza crítica de los componentes aeroespaciales, se requieren análisis y pruebas exhaustivas antes de aprobar cualquier reparación, más aún cuando se trata de nuevas tecnologías como la fabricación aditiva. GE AESS colaboró estrechamente con GE Aviation Engineering en la producción de piezas para las pruebas y en el establecimiento de un sólido proceso de garantía de calidad antes de que el proceso pudiera ser aprobado. A medida que la industria aeroespacial se familiariza con la aditiva, el proceso de aprobación puede agilizarse.

De vuelta al terreno, mientras GE AESS comienza a ampliar la tecnología aditiva metálica para la reparación de piezas de aeronaves, una consideración real es el talento que se necesitará para poner en práctica las ambiciones.

“Las universidades y politécnicos de Singapur están formando a un buen número de estudiantes en fabricación aditiva, pero el grupo de graduados con experiencia es todavía bastante pequeño. A medida que el sector madure y estos licenciados adquieran experiencia, esperamos que la reserva de talento en tecnología aditiva de Singapur crezca en consecuencia”, reflexiona Chen Keng Nam.

Y esto alimenta un proyecto para el futuro, en el que la fabricación aditiva es un pilar de la cadena de suministro para la reparación de aviones.

“El gran sueño de la aditiva es imprimir piezas de repuesto bajo demanda sin necesidad de tener un inventario. Es cierto que faltan algunos años, pero ocurrirá. Pero también hay que reconocer que el cambio puede llevar tiempo, sobre todo en nuestro sector tan regulado, y tenemos que esforzarnos por demostrar que nuestros nuevos métodos son tan buenos, si no mejores, que los anteriores”, concluye Shih Tung Ngiam.