A inovação da impressão 3D aeroespacial decolou no Farnborough Airshow 2022

Apesar do Reino Unido escaldante em temperaturas recordes de até 104F (40^oC), empresas aeroespaciais globais desceram à cidade de Farnborough para mostrar suas mais recentes conquistas tecnológicas. Devido ao COVID-19, o evento marca o primeiro FIA em quatro anos. Como tal, o show atuou como um ponto de encontro para aqueles na aviação, espaço e defesa para se reconectarem e estabelecerem parcerias intersetoriais.

Dito isto, a FIA deste ano não foi apenas sobre negócios multimilionários; também viu MELD, GKN Aerospace, Burloak Technologies, Skyrora e mais se abrirem em avanços de impressão 3D de ponta. Em um desses casos, a CEO da MELD, Nanci Hardwick, disse a Paul Hanaphy, da 3D Printing Industry, que participou do evento no início da semana, sobre como sua empresa usa a impressão 3D para atender às necessidades de defesa dos EUA.

“Você deve saber que o Exército dos EUA está atualmente construindo a maior impressora 3D de metal do mundo com tecnologia MELD”, disse Hardwick. “A motivação do Exército é poder criar cascos de tanques inteiros que tenham uma estrutura monolítica. Portanto, sem soldas, sem pontos fracos, devido ao derretimento do metal, porque este é o local de maior fraqueza e, portanto, mais ameaçador para a vida dos soldados dentro do veículo.”

“Se pudermos criar uma estrutura monolítica com propriedades forjadas, como o MELD é capaz de imprimir, aumentaremos a segurança dos combatentes.”

A impressão 3D MELD entrou em ação

Trabalhando em sua base em Christiansburg, Virgínia, a MELD é a desenvolvedora de um método exclusivo de impressão 3D em estado sólido, no qual os materiais não precisam derreter durante a deposição. Ao contrário da impressão 3D de metal tradicional, este processo de deposição de mistura por fricção aditiva ocorre abaixo da temperatura de fusão e vê uma haste de material empurrada através de uma ferramenta rotativa oca, de uma forma que a “mancha” em um substrato abaixo.

Embora a ferramenta rotativa da tecnologia tenha o efeito de aquecer o material e torná-lo macio o suficiente para que ocorra uma deformação tão severa, as matérias-primas nunca são aquecidas ao ponto de derreter. Dado que este processo, no qual a alimentação é então levantada e empurrada para trás para permitir a deposição em camadas, não precisa ocorrer em uma câmara de atmosfera controlada, também abre novas possibilidades de grandes formatos.

“Este [nossa tecnologia] permite tantas oportunidades”, explica Hardwick. “Como estamos abaixo da temperatura de fusão, podemos imprimir literalmente qualquer metal, e não há outra tecnologia que eu conheça que possa dizer isso nessa escala. Como estamos imprimindo em uma atmosfera aberta, também não há limite de tamanho.”

Além de facilitar a criação de impressões monolíticas, adaptando sua tecnologia a um sistema Ingersoll Machine Tools de 10 x 6,5 x 4 metros de volume de construção para o Exército dos EUA, Hardwick acrescenta que a tecnologia da empresa tem amplo potencial de aplicação em reparos.

“Digamos que você esteja em uma situação operacional avançada e tenha um equipamento muito grande de turbomáquinas”, diz ele. “Nossas máquinas podem ser levadas para aquela instalação, operadas ao ar livre e fazer reparos. Em muitos casos, as peças devem ser substituídas porque não há tecnologia de reparo existente. Agora você pode reparar com o material original e satisfazer as preocupações sobre o reparo [tecnologias] dessa forma.”

GKN emite atualização de inovação DED

Enquanto a MELD está focada principalmente no desenvolvimento de sua oferta de impressão 3D, a GKN Aerospace opera principalmente no campo aeroespacial. No entanto, não querendo perder o potencial da tecnologia no setor, a empresa continua a contribuir para muitos programas de P&D relacionados, que giram em torno de deposição de metal a laser por fio (LMD-w) ou deposição de energia direcionada à base de pó (DED).

Falando à Indústria de Impressão 3D na FIA 2022, Henrik Runnemalm, VP do Centro de Tecnologia Global Sueco da empresa, explicou que desde o início dos anos 2000, tem sido bem-sucedida na adoção de ambas as tecnologias, com peças produzidas através dos processos “lá fora voando hoje”, mas “continua a forçar o limite”.

Uma maneira pela qual a GKN Aerospace está tentando fazer isso é trabalhando como parte de iniciativas nos EUA, Reino Unido e Suécia para aprimorar diferentes elementos técnicos do DED, desde sistemas de controle até aquisição de dados. Ao fazer isso, Runnemalm diz que a empresa pretende construir um portfólio que permita alcançar “o santo graal de trazer produtos certificados para o mercado”.

“Nossa jornada DED foi feita”, acrescentou Runnemalm. “Por outro lado, exploramos diferentes técnicas, tanto baseadas em laser quanto em fusão por feixe de elétrons. Tem sido um pouco mais difícil criar todas as etapas necessárias para poder certificar esses tipos de tecnologias, mas estamos avançando. Nossa ambição é chegar a zero defeito [peças] e estamos levando a impressão 3D nessa direção.”

Skyrora e Burloak alcançam as estrelas

Enquanto isso, na Zona Espacial da FIA, a fabricante de foguetes Skyrora, com sede no Reino Unido, estava exibindo apenas alguns dias depois de anunciar que sua nova instalação de testes de motores na Escócia abriu suas portas. Na feira, a Diretora de Comunicação Empresarial da empresa, Nickie Finnegan, explicou por que escolheu desenvolver sua impressora 3D Skyprint 2 e implantá-la na construção do foguete Skyrora XL que está sendo montado lá.

“Fizemos isso por alguns motivos”, disse Finnegan. “Temos a sustentabilidade como um dos nossos principais objetivos. Portanto, ela usa muito menos recursos quando produzida por meio de manufatura aditiva, e também podemos localizar nossa cadeia de suprimentos tendo essa impressora 3D no local. O que também é bom para fins econômicos. No que diz respeito ao design real dos veículos, os materiais que usamos são muito mais eficientes em termos de peso.”

“Estamos procurando reutilizar componentes no futuro e estamos tentando encontrar materiais que sejam mais robustos à água, então há algumas razões para usarmos a manufatura aditiva.”

Em outra parte do evento, o provedor canadense de serviços de produção Burloak Technologies também teve o prazer de falar sobre impressão 3D no contexto de componentes avançados de espaço. Durante 2020, a empresa revelou que havia sido contratada pela MacDonald, Dettwiler and Associates (MDA) para desenvolver peças duráveis de satélite impressas em 3D, por meio de sua frota de máquinas de fusão de leito de pó a laser, feixe de elétrons e DED.

Em uma entrevista com a 3D Printing Industry, o vice-presidente e gerente geral da Burloak Technologies, Jason Ball, forneceu um mergulho profundo em como a adoção da impressão 3D em tais construções ajuda os clientes a perceber oportunidades de redução de peso e consolidação de peças.

“Você pode pegar peças que são tradicionalmente usinadas e torná-las significativamente mais leves, o que realmente ajuda no setor aeroespacial”, elaborou Ball. “Você pode juntar peças no processo de montagem, imprimi-las todas em uma única peça. Também podemos usar materiais exóticos como o Invar, um material termicamente estável, para produzir componentes ópticos para satélites. Portanto, há muitas coisas de nicho que podemos fazer para ajudar os clientes.”

“Acho que aditivo [manufatura] está no início de uma jornada se for uma tecnologia disruptiva”, acrescentou. “As pessoas vão aprender a projetar peças para tirar proveito disso. Vamos ver o portfólio crescer à medida que avançamos e consolidar mais e mais peças e projetá-las de maneira muito diferente de como fazemos hoje.”

Boom, Pratt & Whitney nos avanços da aviação

Por fim, na aviação civil, foi anunciado que a Pratt & Whitney havia instalado um sistema Velo3D Sapphire no período que antecedeu a FIA 2022. Embora a equipe da empresa não tivesse nada a acrescentar sobre o assunto no evento, ela tem um histórico de uso a tecnologia, com peças de motor turbofan previamente impressas em 3D ao lado da GKN Aerospace, e trabalhou com a Norsk Titanium para imprimir em 3D um rotor de pás integradas.

Antes do evento, o CEO da empresa, Benny Buller, disse que estava ansioso para ver como a Pratt & Whitney “inova seus projetos mais críticos” e “como as economias de escala de um sistema interno ajudam a aumentar os casos de uso endereçáveis .”

No segundo dia da FIA 2022, Boom Supersônico também revelou um design renovado de seu próximo avião comercial supersônico Overture. Após 26 milhões de horas de projetos de software simulados, cinco testes em túnel de vento e 51 iterações, a aeronave revisada agora apresenta uma fuselagem contornada e asas de gaivota, projetadas para melhorar seu arrasto e eficiência de combustível, bem como seu manuseio subsônico e transônico.

Na coletiva de imprensa da empresa, seu CEO Blake Scholl sugeriu que “tecnologias de ponta” fossem usadas para desenvolver “todos os componentes e todos os sistemas” na nova Overture, sem especificar quais eram. No entanto, dado que o demonstrador XB-1 da nave inclui 21 peças impressas em 3D, é plausível que essas mudanças de design também envolvam a tecnologia em algum nível.