GE Additive AddWorks ha estado apoyando la estrategia de GA-ASI para el escalado de la tecnología aditiva metálica en toda su cartera de plataformas RPA

General Atomics Aeronautical Systems, Inc (GA-ASI) marca un importante hito tecnológico al llevar su primera pieza metálica fabricada aditivamente a los cielos en un vuelo de prueba del avión teledirigido SkyGuardian (RPA). En los últimos nueve años, GA-ASI ha adquirido una profunda experiencia en tecnologías aditivas basados en polímeros y, en los últimos años, ha avanzado en el desarrollo de su hoja de ruta materiales metálicos y un equipo dedicado a la fabricación aditiva.

El año pasado, el equipo principal de GA-ASI AM seleccionó a GE Additive AddWorks para apoyar la aceleración del desarrollo de la aditiva para la fusión de lechos de polvo de láser metálico (LPBF) en la empresa, con el objetivo de que su primera pieza metálica impresa en 3D volara dentro de una programación temporal muy ambiciosa.

GA-ASI y GE Additive AddWorks comenzaron a colaborar en abril de 2019, un compromiso que incluía una amplia gama de servicios de consultoría de ingeniería, como el diseño para la formación en aditiva (DfAM), el desarrollo del proceso de industrialización y la validación de materiales para el titanio y otros metales, con el fin de optimizar el diseño de las piezas y acelerar su calificación.

En un plazo de ocho meses, este intenso período de colaboración dio como resultado que el equipo de fabricación aditiva de GA-ASI alcanzara el hito que se había fijado: realizar el primer vuelo de prueba de la empresa de una pieza metálica impresa en 3D - una entrada NACA fabricada en Titanio Ti6Al4V - en un RPA de SkyGuardian a principios de febrero de 2020.

Con el deseo de asegurar una victoria temprana, el equipo de GA-ASI AM ya había comenzado a identificar una tubería de componentes adecuados para la fabricación aditiva metálica y había empezado a vincularlos con los profesionales de GA-ASI.

Durante ese proceso, una entrada de NACA [1] fue identificada como una buena candidata para ser la primera pieza metálica impresa en 3D para el programa SkyGuardian.

Tras evaluar el caso empresarial, la criticidad de la pieza así como los impactos del programa, GA-ASI seleccionó la entrada NACA como su primer componente metálico en ser calificado, el equipo de GE Additive AddWorks fue capaz de acelerar y apoyar el proceso de industrialización y la preparación para la producción de la entrada NACA desbloqueando el potencial de diseño, así como proporcionando experiencia para reducir determinantemente los riesgos de calificación.

“Sabemos de primera mano que la capacidad de asegurar la entrada de múltiples interesados multifuncionales es a menudo crítica para el éxito de cualquier programa de aditiva metálica dentro de una organización. Al añadir la experiencia previa y la perspectiva de GE a los esfuerzos de liderazgo interno de GA-ASI, el equipo conjunto fue capaz de alcanzar el impulso de proyecto necesario para cumplir su hito”, dijo Lauren Thompson, gerente de Proyecto de Operaciones de GE Additive AddWorks y parte del equipo que trabaja con GA-ASI.

“La combinación de nuestra profunda experiencia en el dominio de las tecnologías aditivas para metales y las mejores prácticas de nuestro propio viaje de aditiva con la igualmente profunda experiencia en el dominio de GA-ASI de sus aplicaciones RPA nos permitió avanzar rápidamente y trabajar dentro de los plazos que habíamos establecido”, añadió Thompson.

[1] Las entradas NACA, también llamadas conductos NACA, son un tipo de entrada de aire sumergida que ha encontrado aplicación en muchos tipos de vehículos aéreos y terrestres. Desarrollados por el Comité Consultivo Nacional de Aeronáutica (NACA) en la década de 1940, fueron concebidos originalmente para extraer eficazmente el aire del exterior al interior de una aeronave, proporcionando aire fresco que puede utilizarse, por ejemplo, en motores a reacción, sistemas de refrigeración o carburadores. Su diseño sumergido tiene la ventaja de añadir sólo un poco de resistencia adicional, al tiempo que proporciona una forma de diseño fácil de llevar el aire a los sistemas de conductos.

Análisis aerodinámico y aeroacústico de una entrada de aire sumergida en un flujo de bajo número de malla, NJ Pignier, CJ O'Reilly, S Boij, Computers & Fluids 133, 15-31 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S004579301630113X

Tras el exitoso vuelo de prueba, la entrada de la NACA entrará en la fase final de calificación para el programa SkyGuardian.

La reimaginada entrada NACA de una sola pieza en Titanio Ti6Al4V ofrece a GA-ASI importantes reducciones en su peso y coste, especialmente cuando se compara con el método convencional de fabricación que hace la entrada de tres piezas de chapa formada soldada de Titanio. Esto hizo que el utillaje, la mano de obra de fabricación y la inspección de la soldadura fueran un desafío.

La entrada se fabrica ahora adicionalmente como una sola pieza, en lugar de tres —en una máquina Concept Laser M2— y ofrece una reducción de costes por pieza de más del 90%, una reducción de peso de más del 30% y una reducción de utillaje de aproximadamente el 85%.

Tras la finalización con éxito de los trabajos en la primera entrada, el equipo GA-ASI ya está aplicando las mejores prácticas y conocimientos a su amplia familia de piezas de entrada NACA y a varios otros componentes y subsistemas.

Y como resultado de sus logros y progresos hasta el 2019, GA-ASI ha hecho un pedido de múltiples máquinas GE Additive Concept Laser M2 Serie 5, que se instalarán en su nuevo Centro de Excelencia de Diseño y Fabricación Aditiva en Poway, California, en 2020; añadiendo a sus ya existentes para impresión 3D no metálica.

La estrategia para lograr la producción fue establecer el ecosistema de conocimientos y herramientas necesario para alcanzar el nivel de industrialización. La adición de capacidades de impresión interna servirá tanto para el desarrollo del espacio de aplicación de GA-ASI, como para permitir la fabricación de reacción rápida.

El equipo de GE Additive AddWorks se ha convertido en asesor de confianza de GA-ASI y es probable que siga proporcionando consultoría y asesoramiento experto a medida que avance en la escalada aditiva metálica en su negocio, permitiendo la incorporación de componentes fabricados aditivamente metálicos adicionales para diversos programas.

“Con el equipo de GE Additive AddWorks, no sólo pudimos lograr nuestro objetivo a corto plazo de calificar la entrada de la NACA, sino que también trabajamos juntos en una serie de esfuerzos adicionales de desarrollo y calificación de aplicaciones, que continuarán hasta el año 2020 y más allá”, dijo Elie Yehezkel, vicepresidente senior de Tecnologías de Fabricación Avanzada de GA-ASI.

“Es importante que nos mantengamos a la vanguardia de las tecnologías de fabricación para nuestros productos y nuestros clientes”. Esta aceleración ha impulsado la maduración de nuestra estrategia de AM de metales y también ha informado la forma en que planeamos abordar un espacio de aplicación mucho más amplio que ya está en proyecto", añadió Yehezkel.