De 300 piezas a solo 7: los beneficios de las técnicas de fabricación aditiva de General Electric

Apr 17, 2024

El motor de avión comercial más grande y potente de General Electric incorpora varias técnicas de fabricación aditiva.

Gracias a las técnicas de fabricación aditiva, General Electric combinó más de 300 piezas de motor en solo siete en el motor GE9X. Las técnicas de fabricación aditiva utilizan software de diseño asistido por computadora (CAD) o escáneres de objetos tridimensionales para dirigir las máquinas a depositar material especializado, capa tras capa, en formas geométricas precisas.

La información de diseño del software CAD guía la trayectoria de una boquilla o cabezal de impresión a medida que deposita el material en una forma específica. Cada capa sucesiva se une a la capa anterior de material fundido o parcialmente fundido. El proceso se repite hasta que se crea la pieza completa.

El material suelto o no fundido se elimina durante el posprocesamiento y se recicla para la siguiente pieza. El proceso de fabricación aditiva se diferencia de los procesos convencionales, donde los materiales se mecanizan, fresan o tallan para obtener la forma deseada.

El GE9X es el motor de avión más grande y potente del mercado de la aviación comercial. El turboventilador de alto bypass, derivado del GE90, cuenta con un ventilador enorme, materiales avanzados y relaciones de bypass y compresión más altas. Con la capacidad máxima de producir 134,300 lbf (libra de fuerza) de empuje, es un 5% más potente que su predecesor.

A pesar de su capacidad, el motor tiene actualmente una potencia de 110.000 lbf de empuje de despegue. Los materiales y procesos avanzados hacen que el motor sea más eficiente, más silencioso y con menos emisiones. El GE9X de General Electric está diseñado explícitamente para el último miembro de la familia 777 de Boeing, el Boeing 777X.

El corazón del motor turbofan es su compresor de alta presión, también conocido como núcleo. El compresor garantiza que el aire entrante se comprima a una presión óptima ideal para la combustión. Consta de una serie de etapas compresoras (álabes giratorios y álabes estacionarios) que comprimen gradualmente el aire.

En un diseño convencional, las paletas del compresor en cada etapa están unidas individualmente (con espaciadores, retenedores y pernos) al disco o tambor. Un disco (o disco de palas) está hecho de discos de rotor y palas; cada etapa giratoria puede constar de cientos de piezas individuales.

Las primeras cinco etapas del compresor de alta presión del motor GE9X se consideran blisks (discos de paletas combinados). Un blisk consta de una sola pieza que conecta el disco y las palas giratorias mediante fabricación aditiva, fundición integral o simplemente soldando palas individuales a un disco de rotor.

Al eliminar la necesidad de conectar palas al disco, se reduce la cantidad de componentes en el compresor. Los Blisks minimizan significativamente la resistencia y aumentan la eficiencia general del motor GE9X hasta en un 8%. Además, el diseño elimina la fuente de iniciación y propagación de grietas en las ranuras de cola de milano (accesorios) de las palas.

Los Blisk se someten a rigurosas pruebas de vibración armónica y equilibrio dinámico a un nivel extremadamente alto. Esto se debe a que la amortiguación de la fijación en cola de milano no está presente en los blisks. Una desventaja importante de los blisk es que cualquier daño a las palas más allá de abolladuras menores requiere la extracción completa del motor para que el blisk pueda repararse o reemplazarse.

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Además de las técnicas de fabricación aditiva, el uso de materiales ligeros y ultrarresistentes también ha ayudado a GE a reducir el número de piezas. Por ejemplo, al utilizar materiales avanzados, GE ha fabricado aspas de ventilador más delgadas, livianas y eficientes. A modo de comparación, el GE90 consta de 22 aspas, el GEnx tiene 18 y el más grande de los tres, el GE9X, tiene sólo 16 aspas.

¿Qué piensa sobre las técnicas de fabricación aditiva utilizadas por GE en el motor GE9X? Cuentanos en la sección de comentarios.

Escritor: Omar es un entusiasta de la aviación y tiene un doctorado. en Ingeniería Aeroespacial. Con numerosos años de experiencia técnica y de investigación en su haber, Omar aspira a centrarse en prácticas de aviación basadas en la investigación. Además del trabajo, a Omar le apasiona viajar, visitar sitios de aviación y observar aviones. Con sede en Vancouver, Canadá