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Cómo una empresa de ingeniería especializada apoyó a una importante aerolínea durante la pandemia con cubiertas de motores a reacción hechas con moldes impresos en 3D.
El mundo se paralizó repentinamente en marzo de 2020. La pandemia de COVID-19 detuvo la mayoría de los viajes, lo que provocó la suspensión inmediata del 62 % de los aviones de pasajeros. En consecuencia, surgieron varios desafíos, incluida la falta de espacio para estacionamiento y mayores costos de mantenimiento para los aviones que no están diseñados para permanecer inactivos.
Scandinavian Airlines (SAS), en particular, tenía la mayoría de sus aviones expuestos al duro invierno típico de Noruega. Poner a tierra una flota no es una tarea fácil. Cuando están estacionados por períodos prolongados, los motores de los aviones necesitan protección contra los elementos, así como contra otras influencias perjudiciales, como escombros y animales.
Las aerolíneas tienen algunas opciones, como el almacenamiento especializado a largo plazo en un clima seco y cálido o un enfoque más listo para el vuelo. Esto último implica mantener los motores cubiertos mientras están estacionados afuera, además de las revisiones semanales requeridas del funcionamiento del motor. Los procedimientos estándar requieren varias cubiertas para evitar que la humedad y otros objetos dañen los motores, manteniendo estables los niveles de humedad con desecantes.
Desafortunadamente, las aerolíneas como SAS no tenían el inventario necesario de cubiertas de motor listas para usar, tapones de escape, etc., para estos aviones en tierra adicionales. Sin el equipo adecuado, estacionar los aviones no habría sido una opción. Inicialmente, como solución correctiva, SAS utilizó envoltura y cinta de plástico, un enfoque aceptable para el almacenamiento a pequeña escala y a corto plazo. Sin embargo, con aviones continuamente inactivos, los motores deben estar descubiertos para sus arranques semanales. Jason Deadman, ingeniero de producción de SAS, describe el proceso de ocho horas de desembalaje y reembalaje del motor para estas comprobaciones como “una gran operación”.
A medida que se extendía la pandemia, se necesitaba una solución a más largo plazo que fuera más rápida y rentable.
Interrupciones de la cadena de suministro
Una solución simple a esta falta de cubiertas de motor, por supuesto, era pedir más. Sin embargo, COVID-19 provocó un efecto dominó en las cadenas de suministro globales. Sin acceso a la materia prima durante los cierres, la fabricación se ralentizó y se fabricaron menos productos. Una encuesta encontró que solo una fracción de las empresas de la cadena de suministro podía operar sin interrupciones.
El abastecimiento oportuno de piezas de los proveedores habituales era casi imposible. Este problema requería algo de pensamiento creativo. Varias empresas comenzaron a trabajar más allá del sistema normal, como cambiar a la fabricación interna, alquilar buques de carga y rediseñar piezas para usar lo que estaba disponible.
Específicamente, las aerolíneas encontraron una disponibilidad limitada de equipos de servicio en tierra. Como resultado, SAS determinó que acortar la cadena de suministro era la clave: aprovechar más recursos disponibles localmente. Esta opción no solo resolvería sus desafíos logísticos, sino que también impulsaría a SAS hacia una operación más ecológica y menos riesgosa.
Pensando fuera de la caja con la impresión 3D
Una cadena de suministro más corta requiere una búsqueda de oportunidades locales. Jason de SAS pensó en la impresión 3D como una posible solución para los problemas de su cadena de suministro. Después de todo, los beneficios de la impresión 3D se alinean con las necesidades y valores de la empresa. Estos incluyen producción rápida, flexibilidad de diseño, bajo volumen, bajo costo y desperdicio mínimo.
Los objetos pequeños podrían fabricarse fácilmente con esta tecnología, pero ¿cómo podría adquirir equipos de servicio a escala de avión? A pesar de las limitaciones de materiales y tamaño de la mayoría de las impresoras 3D, esta parecía ser una oportunidad sin explotar para la aerolínea. SAS preguntó a un proveedor especializado local, CNE Engineering, cómo la impresión 3D puede ayudar con sus planos aterrizados. Nathan Brown, el fundador de CNE Engineering, comenzó a revisar los requisitos de materiales para las cubiertas de escape del motor. Necesitaban soportar temperaturas exteriores extremas y exhibir resistencia química y UV. Además, tenía que ser suave pero resistente: tanto el motor como la cubierta no podían dañarse cuando se tapaban y destapaban. Con base en estos requisitos, Nathan consideró el uretano moldeable, una opción de material ampliamente disponible y de bajo costo. Este material, junto con las necesidades de volumen de SAS de 20 a 100, requería piezas fundidas.
Afortunadamente, CNE reveló que todavía podían imprimir en 3D los moldes de fundición o las herramientas utilizadas para producir el equipo que necesitaba SAS. Esta opción también cumplió con los requisitos de tiempo de SAS: las entregas de equipos iniciales comenzaron varias semanas después de que se iniciara el proyecto. Al utilizar sus impresoras 3D de gran formato BigRep, CNE Engineering pudo actuar rápidamente y producir herramientas y equipos personalizados internamente a gran escala para satisfacer las necesidades inmediatas de SAS durante la pandemia de COVID.
Del concepto a la producción
Ahora que se determinó el enfoque de fabricación, siguieron los detalles de ingeniería del proceso. Una vez que se seleccionó el proceso de producción de fundición, CNE diseñó y fabricó los moldes, que utilizaron una combinación de materiales impresos. Esta disposición tenía que ser hermética a los líquidos, resistente a los productos químicos y también permitir un fácil desmoldeo (liberación de piezas). La impresora 3D BigRep ONE podía acomodar las partes superior e inferior del molde, en una sola pieza, sin necesidad de dividirlas o segmentarlas. STUDIO de BigRep se utilizó para producir piezas de moldes que tenían características más pequeñas y requerían un mayor nivel de detalle (p. ej., se requería espacio negativo para las manijas de la cubierta). El proceso de fabricación se perfeccionó de la siguiente manera: las herramientas de uretano se imprimen y ensamblan, un proceso que lleva unos días. A continuación, se vierte uretano líquido en el molde para que se cure, lo que lleva solo unas horas. Al final, una sola persona puede quitar fácilmente la pieza final del molde en unos pocos minutos. SAS recibió su pedido inicial tan solo dos meses después de la reunión inicial. Los pedidos continuaron con cantidades similares en varios tamaños para los diferentes aviones. El esfuerzo de horas de envolver y desenvolver los motores a reacción ahora es cuestión de minutos para un técnico de mantenimiento y estas cubiertas hechas a la medida.
¿Adónde nos puede llevar la impresión 3D de gran formato?
CNE Engineering cumplió con tres aspectos clave de su diseño con sus impresoras 3D BigRep. En primer lugar, se disponía de una gama de opciones de materiales que les permitía probar y experimentar con materiales de acabado final. En segundo lugar, el volumen de construcción (1 m3) del BigRep ONE era lo suficientemente grande como para cumplir con las dimensiones del escape del motor a reacción con impresiones de una sola pieza. Además, la orientación de la línea de impresión del diseño del molde facilitó la fundición y el desmoldeo.
La impresión 3D de gran formato es un método innovador y emocionante de soluciones de fabricación que exige piezas o características únicas, por ejemplo, curvatura compleja junto con un material flexible. Nathan en CNE ve infinitas oportunidades para la impresión 3D a gran escala. Espera expandir el diseño y las herramientas y equipos de impresión 3D para otras aerolíneas con sus necesidades de servicio en tierra, así como para otras industrias. Nathan enumera portaherramientas, carros, plantillas, plantillas y otros equipos de hangar como candidatos prometedores para la impresión 3D a gran escala. El objetivo es simplemente “encontrar clientes e identificar la necesidad”.
Dominik es gerente de BigRep
Más información en https://bigrep.com