Da 300 parti a sole 7: i vantaggi delle tecniche di produzione additiva di General Electric

Apr 17, 2024

Il motore per aerei commerciali più grande e potente di General Electric incorpora varie tecniche di produzione additiva.

Grazie alle tecniche di produzione additiva, General Electric ha combinato più di 300 parti del motore in sole sette sul motore GE9X. Le tecniche di produzione additiva utilizzano software CAD (Computer Aided Design) o scanner di oggetti tridimensionali per indirizzare le macchine a depositare materiale specializzato, strato su strato, in forme geometriche precise.

Le informazioni di progettazione provenienti dal software CAD guidano il percorso di un ugello o di una testina di stampa mentre deposita il materiale in una forma specifica. Ciascuno strato successivo si lega allo strato precedente di materiale fuso o parzialmente fuso. Il processo si ripete finché non viene creata l'intera parte.

Il materiale sciolto o non fuso viene rimosso durante la post-elaborazione e riciclato per la parte successiva. Il processo di produzione additiva differisce dai processi convenzionali, in cui i materiali vengono lavorati, fresati o intagliati per ottenere la forma desiderata.

Il GE9X è il motore aeronautico più grande e potente nel mercato dell'aviazione commerciale. Il turbofan ad alto bypass, derivato dal GE90, è dotato di una ventola massiccia, materiali avanzati e rapporti di bypass e compressione più elevati. Con la capacità massima di produrre 134.300 lbf (libbra-forza) di spinta, è il 5% più potente rispetto al suo predecessore.

Nonostante le sue capacità, il motore è attualmente valutato a 110.000 lbf di spinta al decollo. Materiali e processi avanzati rendono il motore più efficiente, più silenzioso e con meno emissioni. Il GE9X di General Electric è progettato esplicitamente per l'ultimo membro della famiglia 777 di Boeing, il Boeing 777X.

Il cuore del motore turbofan è il compressore ad alta pressione, noto anche come core. Il compressore garantisce che l'aria in entrata venga compressa a una pressione ottimale, ideale per la combustione. È composto da una serie di stadi del compressore (pale rotanti e palette fisse) che comprimono gradualmente l'aria.

In un progetto convenzionale, le pale del compressore su ogni stadio sono fissate individualmente (con distanziatori, fermi e bulloni) al disco o al tamburo. Un disco (o disco palettato) è costituito da dischi rotorici e pale; ogni stadio rotante può essere costituito da centinaia di singole parti.

I primi cinque stadi del compressore ad alta pressione del motore GE9X sono considerati blisk (dischi palettati combinati). Un blisk è costituito da una singola parte che collega il disco e le pale rotanti tramite produzione additiva, fusione integrale o semplicemente saldando le singole pale a un disco del rotore.

L'eliminazione della necessità di collegare le pale al disco riduce il numero di componenti nel compressore. I blisk riducono significativamente la resistenza e aumentano l'efficienza complessiva del motore GE9X fino all'8%. Inoltre, il design elimina la fonte di inizio e propagazione delle cricche nelle fessure a coda di rondine (attacchi) delle pale.

I blisk sono sottoposti a rigorosi test di vibrazione armonica e bilanciamento dinamico secondo uno standard estremamente elevato. Questo perché lo smorzamento dell'attacco a coda di rondine non è presente nei blisk. Uno svantaggio significativo dei blisk è che qualsiasi danno alle pale oltre a piccole ammaccature richiede la rimozione completa del motore in modo che il blisk possa essere riparato o sostituito.

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Oltre alle tecniche di produzione additiva, l’utilizzo di materiali leggeri e ultra resistenti ha anche aiutato GE a ridurre il numero di parti. Ad esempio, utilizzando materiali avanzati, GE ha prodotto pale dei ventilatori più sottili, leggere ed efficienti. A titolo di confronto, il GE90 comprende 22 lame, il GEnx ne contiene 18 e il più grande dei tre, il GE9X, ha solo 16 lame.

Cosa ne pensi delle tecniche di produzione additiva utilizzate da GE sul motore GE9X? Raccontacelo nella sezione commenti.

Scrittore - Omar è un appassionato di aviazione che ha conseguito un dottorato di ricerca. in Ingegneria Aerospaziale. Con numerosi anni di esperienza tecnica e di ricerca al suo attivo, Omar mira a concentrarsi sulle pratiche aeronautiche basate sulla ricerca. Oltre al lavoro, Omar ha una passione per i viaggi, la visita ai siti aerei e l'avvistamento di aerei. Con sede a Vancouver, Canada