Fabbricazione a basso costo dei componenti del motore a combustione magra
La futura legislazione in materia di emissioni dei motori degli aeroplani di grandi dimensioni richiede un cambiamento radicale riguardo alla tecnologia dei combustori. Un obiettivo fondamentale della combustione magra è quello di bruciare combustibile e aria a temperature più fredde, portando a minori emissioni di ossidi di azoto. Le progettazioni per il raffreddamento più efficaci sono difficili da sagomare in modo convenzionale, e i metodi di fabbricazione esistenti impongono dei compromessi che riducono le prestazioni o la durata. La produzione additiva a laser di piastrelle consente di formare le complesse geometrie richieste per le superleghe di nichel. Tuttavia, le attrezzature utilizzate sono destinate alla prototipizzazione per uso generale di bassi volumi di componenti delle attrezzature e non consentono una produzione a basso costo e volumi elevati di componenti aeronautiche. Il progetto MALT (Multilaser additive layer manufacturing of tiles) ha sviluppato con successo una macchina prototipo multi laser che consente la fabbricazione a basso costo di componenti aeronautiche. Il sistema è scalabile sia nella velocità che nelle dimensioni dell’inviluppo per volumi e dimensioni della parte maggiori, senza cambiamenti nelle caratteristiche di fusione del laser. Inoltre, esso si è dimostrato equivalente ai metodi di produzione additiva all’avanguardia, essendo inoltre competitivo in termini di costi e flessibile nella sua progettazione. La macchina prototipo appena sviluppata utilizza quattro campi di scansione laser sovrapposti per affrontare un’area di costruzione di 400 x 400 mm2. Per esaminare i metodi di controllo delle aree sovrapposte tra i campi laser è stato costruito e messo in funzione un banco di prova, e al suo interno è stata incorporata una camera di combustione. I ricercatori hanno sviluppato delle tecnologie per controllare simultaneamente i quattro laser e hanno effettuato dettagliate simulazioni al computer per modellare il flusso di gas all’interno della camera. I partner di MALT hanno fatto funzionare la macchina in una modalità di produzione simulata per nove mesi. Quattro differenti strutture sono state costruite in modo ciclico: uno schema geometrico di prova per monitorare la precisione del campo di scansione della macchina; una struttura di prova per monitorare chimica e proprietà meccaniche; una serie di piccole parti rappresentative; una componente grande rappresentativa che combina tutti e quattro i campi laser. Il team ha ottenuto dei risultati positivi riguardanti proprietà del materiale, precisione della parte, e affidabilità e mantenibilità della macchina, oltre che costi di esercizio.
Parole chiave
Motore combustione magra, aeroplano, combustore, stampa tridimensionale, MALT, multi laser
