O novo demonstrador de turbojato da Beehive Industries foi acionado, pela primeira vez, em uma célula de teste personalizada na sede da empresa em Denver. O fabricante americano do setor aeroespacial e de defesa, um grande usuário de AM, disse que esse marco significativo foi alcançado em tempo recorde, passando de um conceito de design limpo há apenas 16 meses para ser oficialmente aceso e funcionar por conta própria pela primeira vez.
De acordo com o presidente e GM da Beehive Industries, Gordie Follin, não há melhor momento para trabalhar na manufatura americana, especialmente na manufatura aditiva. Follin, que projeta e constrói motores a jato há mais de 20 anos, vê a fabricação aditiva como uma oportunidade única para aproveitar ao máximo a nova tecnologia. Ele acredita que isso pode desbloquear o futuro de novos sistemas de propulsão.
“Trabalhei com motores a jato durante toda a minha carreira – no lado da engenharia, no lado do gerenciamento de projetos e agora desenvolvendo novos motores impressos em 3D”, disse ele em entrevista publicada no site Beehive. “Na Beehive, vi uma oportunidade única de pegar a fabricação aditiva e aplicá-la para fins de defesa, desenvolvendo um novo sistema de propulsão para aeronaves não tripuladas, incluindo munições e drones.
A ideia por trás da Beehive Industries é reunir especialistas que formem uma ponte entre a fabricação aditiva e a propulsão, com uma vasta experiência em design de motores a jato tradicionais em todos os níveis da organização. Por meio de aquisições e do crescimento orgânico, a Beehive construiu profunda experiência e capacidades em manufatura aditiva.
A empresa estabeleceu uma cadeia de fornecimento verticalmente integrada 100% baseada nos EUA, com cerca de 95% do design, testes e fabricação feitos internamente. Seu foco principal está em aplicações não tripuladas projetadas especificamente, como drones. O motor a jato do Beehive pode oferecer desempenho de 10 a 30% melhor, a 50% do custo, na metade do tempo de projeto e fabricação.
Outro aspecto interessante da Beehive Industries é a abordagem aditiva em primeiro lugar da empresa. “Considere que a maior diferença entre a fabricação aditiva e a convencional é o tempo”, explicou Follin. “Quase qualquer processo de design aditivo será mais rápido. Na Beehive, nosso processo desde o conceito até os testes do motor a jato leva cerca de 14 meses. Isso é quase metade do tempo, ou mesmo um terço do tempo, da fabricação de motores a jato convencionais.”
Isso é possível porque a Beehive Industries se concentra principalmente em sistemas não tripulados, que possuem requisitos diferentes dos da aviação comercial. A fase de teste do componente pode ser alcançada muito mais rapidamente e a equipe pode amadurecer o design muito rapidamente. Por exemplo, graças à fabricação aditiva, eles concluíram os testes de componentes do motor e os testes de controle do motor a jato BTJ-500 em menos de 3 meses, em vez de 14 meses. Quando o Beehive chega aos testes do motor, o projeto está na 5ª ou 6ª revisão. Com a fabricação convencional, estaria no máximo na versão 2.
Testes nos EUA
A manufatura aditiva permite a validação do projeto por meio de testes reais versus análises, que podem ser mais lentas e não necessariamente tão precisas. Os dados de teste não mentem. O Additive permite que os testes comecem muito mais cedo, o que ajuda a alcançar os projetos finais com mais rapidez. “Na Beehive usamos aditivo para acelerar o processo. Também implementamos aditivos na instrumentação de impressão, o que proporciona benefícios adicionais de velocidade e flexibilidade. Quando você pode imprimir a instrumentação necessária para o teste ou imprimir a instrumentação na peça, você pode ajustar o design muito rapidamente”, explicou Follin.
Além disso, a AM permite que um fabricante sediado nos EUA literalmente traga pó metálico para uma porta de suas instalações e leve o produto acabado para fora pela outra porta. Isso significa que os motores da Beehive podem ser quase inteiramente fabricados em uma única instalação, aproveitando peças consolidadas e design simplificado do motor. Isto resulta em menos fornecedores e, com os fornecedores baseados nos EUA, há menos probabilidades de perturbações.
“Considere que cada parte de um motor é algo que pode dar errado. Portanto, quanto menos dependências você tiver em uma rede global, mais segura será sua cadeia de suprimentos. A fabricação aditiva requer menos peças, o que diminui o risco em escala”, disse Follin.
Outro benefício desconhecido da manufatura aditiva para empresas como a Beehive Industries é que ela pode ser implantada no futuro. Depois de definir o design e imprimir e testar com sucesso, é relativamente fácil dimensionar e mover fisicamente a fabricação. Ao contrário da produção convencional, que depende de fundições e mão de obra especializada, a produção aditiva não está vinculada a uma instalação ou local específico. Pense nisso como uma movimentação rápida da cadeia de suprimentos. Ao contrário de uma fundição, é comparativamente fácil mover impressoras e pós metálicos.
Follin argumenta que AM também é rapidamente escalável. A Beehive pode ampliar rapidamente a fabricação de nossos motores. Por exemplo, em uma pequena parte de apenas uma das três instalações da Beehive, é possível fabricar cerca de 2.500 motores por ano.
“Ao reunir experiência em motores a jato e fabricação aditiva, com foco em aplicações não tripuladas e construir uma cadeia de suprimentos verticalmente integrada, acreditamos que estamos construindo o processo certo para a aplicação certa, no momento certo”, disse Follin, “O resultado é a melhor solução da categoria para sistemas aéreos não tripulados. Continuamos a inovar e a acelerar o desenvolvimento, ao mesmo tempo que estabelecemos parcerias com os nossos clientes para desenvolver motores a jato personalizados que aproveitem todo o potencial da produção aditiva.”
Fonte:(https://www.voxelmatters.com)
Usando AM para núcleos de fundição aeroespacial
Embora a Beehive seja líder em termos de uso de AM de metal para produção direta de peças, em 2021 a empresa também investiu para adquirir seu parceiro de fundição, Eagle Engineered Solutions, um fornecedor líder global de núcleos cerâmicos impressos em 3D, ceras e padrões para fundição de metal, fundição de investimento e indústrias de fundição de areia.
“Nossa missão é fazer avanços que definam o setor e, por sua vez, fornecer força, inovação e ferramentas para reindustrializar a América”, disse o CEO da Beehive Industries, Mohammad Ehteshami. “A Eagle Engineered Solutions é uma empresa de propriedade e operação americana, especializada em tecnologia avançada em um mercado em rápido crescimento. Esta compra apoia não apenas o crescimento da nossa empresa, mas também a futura vantagem competitiva do nosso país.
“Nosso objetivo é tornar possíveis projetos impossíveis”, continuou Ehteshami. “A tecnologia de núcleo cerâmico de impressão direta da Eagle ajuda os clientes a realizar projetos extremamente complexos, facilitando a produção de sistemas de motores menores, mais eficientes e acessíveis.”
A Eagle agora opera como parte da divisão Engineered Solutions da Beehive Industries, onde a equipe trabalha para aprimorar e dimensionar sua capacidade de fornecer soluções para as fundições. As instalações de fabricação e produção da Eagle em Mt. Vernon, Ohio, com mais de 35 funcionários e 40 impressoras 3D, também ajudam a facilitar os programas atualmente dentro da incubadora de inovação da Beehive Industries, Innovation Technologies.
“O futuro da indústria transformadora na América não se baseia na produção, mas na nossa capacidade de resolver problemas complexos rapidamente e implementar novas inovações em grande escala”, disse Ehteshami. “Estamos combinando a tecnologia da Eagle com nossas habilidades e recursos para avançar de forma rápida, escalonável e eficiente. Estamos extremamente entusiasmados com as aplicações de curto e longo prazo possibilitadas por esta aquisição.”
Transição para AM
Para a Beehive Industries, a transição de peças fundidas e forjadas para a fabricação aditiva oferece uma riqueza de oportunidades para o setor manufatureiro dos EUA. Para seu diretor de tecnologia de manufatura, Jonaaron Jones, a manufatura aditiva é o futuro da manufatura americana.
O foco principal de Jones é apoiar os clientes, fornecendo soluções de fabricação e orientação para as equipes de produção e design. Há também um aspecto de pesquisa e desenvolvimento em seu trabalho porque, para muitos clientes, esse é o uso inicial da manufatura aditiva. A equipe de Jones trabalha em conjunto com eles para identificar melhorias que se traduzem em prazos de entrega mais curtos, melhor desempenho e peças de maior qualidade.
A Beehive também está desenvolvendo superligas imprimíveis para atender à necessidade de recursos e desempenho aprimorados. Para a maioria das aplicações dos clientes, os fabricantes de aditivos utilizam materiais mais tradicionais, como as ligas de níquel 718 e 625, que são altamente soldáveis e mais fáceis de trabalhar. No entanto, estas ligas tradicionais têm limitações, incluindo resistência e resistência ao calor. Para resolver essas limitações, a Beehive está adaptando novas superligas para uso nos processos de fabricação aditiva.
“Na Beehive, reunimos especialistas e especialistas que de outra forma poderiam ficar isolados; temos uma equipe forte que inclui metalúrgicos acadêmicos, uma variedade de especialistas em engenharia e outros que trazem uma compreensão ou abordagem única. Reunimos essa diversidade de experiências e perspectivas em um ambiente colaborativo e os incentivamos a testar/imprimir continuamente amostras de materiais”, disse Jones.
“Estamos trabalhando com ligas que estão no limite do desempenho superior e da soldabilidade desafiadora. As peças fabricadas aditivamente também estão mais próximas de serem utilizáveis logo após a impressora, portanto o processo é muito diferente. Devido à maneira única como processamos materiais com manufatura aditiva, podemos derretê-los e resfriá-los muito rapidamente. Como resultado, podemos adaptar microestruturas e potencialmente suprimir sua tendência a rachar. Isso abre a porta para uma superliga nova e melhor com impressão aditiva”, disse Jones.
O resultado, até o momento, é o lançamento de três novas superligas. Um é o Mar-M 509, que vários clientes da Beehive estão usando hoje, seguido pelo Inconel 939 e Mar-M 247. Este último foi originalmente um desafio interno e Jones aponta como a capacidade de usá-lo agora em AM é um reflexo de O esforço incessante da Beehive para encontrar soluções através da metalurgia tradicional e através de ideias inovadoras.
Ele espera que os maiores benefícios da AM serão colhidos quando as indústrias começarem a projetar para aproveitar as vantagens da fabricação aditiva, citando os motores a jato da Beehive como um claro exemplo disso. Eles foram projetados desde o início para aproveitar os benefícios oferecidos pela fabricação aditiva, tornando-os significativamente diferentes dos motores a jato tradicionais. Não há outra maneira de fabricar a maioria dos componentes do motor Beehive além da fabricação aditiva.
Alcançando a base de usuários finais
Outra aquisição concluída em 2021, a Volunteer Aerospace, está ajudando a Beehive Industries a alcançar
empresas como Boeing, Lockheed Martin, Northrop Grumman e NASA como fornecedora de serviço completo de impressão 3D.
A Volunteer Aerospace é uma fornecedora de manufatura aditiva e avançada com sede no Tennessee. “Nossa visão é reindustrializar a América, e parte disso significa investir na próxima geração de manufatura americana”, disse Mohammad Ehteshami, da Beehive Industries. “A Volunteer Aerospace está na vanguarda dos principais métodos de fabricação aditivos e avançados e é uma prova de como será um futuro forte e autossuficiente para este país.”
A manufatura avançada, a rápida transferência de ciência e tecnologia para atividades de produção, é uma disciplina cada vez mais importante no mundo da manufatura. O modelo de negócios da Volunteer baseia-se no fornecimento de serviços completos de fabricação e desenvolvimento de inovação para os mercados aeroespacial, de defesa e adjacentes, usando ferramentas como impressão 3D e estratégia adaptativa. A empresa tornou-se conhecida no fornecimento de peças de missão crítica para satélites, foguetes, helicópteros e muito mais, e continua a fazê-lo como parte da divisão Beehive Industries Advanced Manufacturing. Muitos desses gigantes da indústria aeroespacial precisam aumentar o uso de AM.
O potencial futuro da AM na indústria aeroespacial
De acordo com Jones, a abordagem DfAM está agora a desbloquear todo o tipo de potencial. Até recentemente, grande parte da demanda por manufatura aditiva consistia na impressão de uma peça originalmente projetada para peças fundidas e forjadas. Era visto apenas como uma opção certa quando havia urgência. À medida que os fabricantes percebem os benefícios da velocidade que a AM oferece, eles também percebem que estão perdendo potenciais ganhos de desempenho. A conclusão mais alcançada é que a manufatura aditiva pode oferecer-lhes muito mais.
Jones acredita que estamos agora a entrar numa nova fase em que as empresas estão a explorar formas de conceber para o fabrico aditivo e tirar partido de novos materiais, para além da velocidade de produção. Há muitos fatores em jogo que estão desencadeando essa mudança. Em alguns casos, está a ver o valor da produção aditiva ser comprovado noutras indústrias. Também pode haver pontos problemáticos que levem a mais decisões em direção à fabricação aditiva. Por exemplo, como forma de resolver a escassez ou atrasos de peças.
A formação dos engenheiros também terá impacto e os ciclos de compras do Departamento de Defesa também poderão acelerar a mudança. “Por exemplo, uma recente competição de helicópteros incentivou o uso de novas tecnologias, especialmente a fabricação aditiva”, revelou Jones. “Uma empresa entrou em contato com a Beehive para integrar peças fabricadas aditivamente em seu design. Como resultado, eles compactaram um ciclo de aquisição de dois anos em um só, proporcionando-lhes uma vantagem competitiva.”
Jones também ressalta que a certificação é um dos maiores obstáculos para uma adoção mais ampla: “Atualmente, não há uma infinidade de padrões industriais bem compreendidos e documentados. Mas estamos fazendo progressos significativos e rápidos. O Departamento de Defesa está a assumir um papel de liderança no estabelecimento de políticas e orientações, que fluirão para a base de produção, estabelecendo um MIL-SPEC que seja abrangente. Este é um trabalho importante que contribuirá para a adoção contínua da manufatura aditiva no setor manufatureiro americano e além.
“A fabricação aditiva ainda é jovem. Embora muitos fabricantes tenham aproveitado o seu potencial, estamos no início de uma onda de inovação. Prevejo que o desenvolvimento de materiais e especificações da indústria acelerará o uso da manufatura aditiva muito em breve, e uma nova era de inovação se seguirá”, concluiu Jones. Para saber mais sobre o tema acesse o site.
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