3D-print producerer motordæksler for at fremskynde vedligeholdelse af fly

Hvordan en specialiseret lokal ingeniørvirksomhed støttede et stort flyselskab under pandemien med jetmotordæksler lavet med 3D-printede forme.

Fly på jorden under COVID-19

Verden gik pludselig i stå i marts 2020. COVID-19-pandemien stoppede de fleste rejser, hvilket resulterede i, at 62% af passagerflyene straks blev sat på jorden. ^[1] Som følge heraf opstod der forskellige udfordringer, herunder mangel på parkeringspladser og øgede vedligeholdelsesomkostninger for fly, der ikke er designet til at stå stille. Især Scandinavian Airlines (SAS) havde de fleste af sine fly udsat for Norges typisk hårde vinter.

At sætte en flåde på jorden er ikke en nem opgave. Når flymotorer er parkeret i lange perioder, har de brug for beskyttelse mod elementerne og andre skadelige påvirkninger som snavs og dyr. Flyselskaberne har et par valgmuligheder, såsom specialiseret langtidsopbevaring i et tørt, varmt klima eller en mere flyveklar tilgang. [2] Sidstnævnte indebærer, at motorerne holdes tildækket, mens de er parkeret udenfor, bortset fra de påkrævede ugentlige motordriftstjek.

Standardprocedurer kræver forskellige overdækninger for at forhindre fugt og andre genstande i at beskadige motorerne og holde fugtighedsniveauet stabilt med tørremidler. Desværre havde flyselskaber som SAS ikke den nødvendige lagerbeholdning af standardiserede motordæksler, udstødningspropper osv. til disse ekstra fly med flyveforbud. Uden det rette udstyr ville det ikke have været en mulighed at parkere flyene.

I første omgang brugte SAS plastfolie og tape som en afhjælpende foranstaltning, hvilket var acceptabelt til kortvarig opbevaring i mindre skala. Men med fly, der hele tiden er i tomgang, skal motorerne afdækkes til deres ugentlige motorstart. Jason Deadman, en produktionsingeniør hos SAS, beskriver den otte timer lange proces med at pakke motorerne ud og ind igen til disse tjek som "noget af en operation".

Efterhånden som pandemien bredte sig, var der behov for en langsigtet løsning, der var hurtigere og mere omkostningseffektiv.

Afbrydelser i forsyningskæden

En simpel løsning på denne mangel på motorværn var selvfølgelig bare at bestille flere. Men COVID-19 udløste en dominoeffekt i de globale forsyningskæder. Uden adgang til råmaterialer under nedlukninger blev produktionen langsommere, og der blev fremstillet færre produkter. En undersøgelse viste, at kun en brøkdel af virksomhederne i forsyningskæden kunne operere uden afbrydelser. [3]

Det var næsten umuligt at skaffe dele til tiden fra de sædvanlige leverandører. Dette problem krævede kreativ tænkning. Flere virksomheder begyndte at arbejde ud over det normale system, såsom at skifte til intern produktion, chartre fragtskibe og redesigne dele for at bruge det, der var tilgængeligt. [4]

Specifikt oplevede flyselskaberne begrænset tilgængelighed af ground service-udstyr. Som følge heraf besluttede SAS, at nøglen var at forkorte forsyningskæden - at udnytte flere lokalt tilgængelige ressourcer. Denne mulighed ville ikke kun løse deres logistiske udfordringer, men også bevæge SAS i retning af en mere miljøvenlig og mindre risikabel drift.

At tænke ud af boksen med 3D-print

En kortere forsyningskæde kræver, at man søger efter lokale muligheder. Jason hos SAS tænkte på 3D-print som en mulig løsning på deres problemer med forsyningskæden. Fordelene ved 3D-print stemmer trods alt overens med virksomhedens behov og værdier. De omfatter hurtig produktion, designfleksibilitet, lav volumen, lave omkostninger og minimalt spild. [5] Små genstande kunne nemt produceres med denne teknologi, men hvordan kunne han skaffe serviceudstyr i flystørrelse? På trods af begrænsningerne i materialer og størrelse på de fleste 3D-printere, så det ud til at være en uudnyttet mulighed for flyselskabet. SAS spurgte en lokal specialiseret leverandør,CNE Engineeringhvordan 3D-print kan hjælpe med de jordforbundne fly.

Nathan Brown, grundlæggeren af CNE Engineering, begyndte at gennemgå materialekravene til motorens udstødningsdæksler. De skulle kunne modstå ekstreme udendørstemperaturer og være modstandsdygtige over for kemikalier og UV-stråler. Desuden skulle det være blødt, men alligevel robust - både motoren og dækslet måtte ikke blive beskadiget, når de blev tildækket og afdækket. Baseret på disse krav overvejede Nathan støbbar urethan, som er et bredt tilgængeligt og billigt materiale.

Dette materiale, kombineret med SAS' behov for 20-100 styk, krævede støbte dele. Heldigvis afslørede CNE, at de stadig kunne 3D-printe støbeemnerne.formeeller værktøjer, der bruges til at producere det udstyr, SAS har brug for. Denne mulighed opfyldte også SAS' krav til timing - de første udstyrsleverancer begyndte flere uger efter, at projektet blev sat i gang. Ved at bruge deres BigRep3D-printere i stort format var CNE Engineering i stand til at handle hurtigt og producere specialværktøj og udstyr in-house i fuld skala for at imødekomme SAS' umiddelbare behov under COVID-pandemien.

Fra koncept til produktion

Nu, hvor produktionsmetoden var fastlagt, fulgte de tekniske detaljer i processen. Da støbeproduktionsprocessen var valgt, designede og konstruerede CNE formene, som brugte en kombination af trykte materialer. Dette arrangement skulle være væsketæt, kemisk resistent og også muliggøre nem afstøbning (frigivelse af dele). BigRep ONE 3D-printeren kunne rumme de øverste og nederste formdele i ét stykke uden at skulle opdele eller segmentere dem. BigReps STUDIO blev brugt til at producere formdele, der havde mindre funktioner og krævede et højere detaljeniveau (f.eks. det negative rum, der kræves til dækslets håndtag).

Fremstillingsprocessen blev forfinet som følger: Urethanværktøjet printes og samles, en proces, der tager et par dage. Derefter hældes flydende urethan i formen for at hærde, hvilket kun tager timer. I sidste ende kan én person nemt fjerne den endelige del fra formen på et par minutter.

SAS modtog sin første ordre blot to måneder efter kick-off-mødet. Ordrerne fortsatte med lignende mængder i forskellige størrelser til de forskellige fly. Det timelange arbejde med at pakke jetmotorer ind og ud er nu et spørgsmål om minutter for en vedligeholdelsestekniker og disse specialbyggede covers.

Hvor kan 3D-printning i stort format føre os hen?

CNE Engineering opfyldte tre vigtige aspekter af deres design med deres BigRep 3D-printere. For det første var der en række materialemuligheder til rådighed, som gjorde det muligt for dem at teste og eksperimentere med materialer til den endelige finish. For det andet var byggevolumen (1 m³) på BigRep ONE stor nok til at opfylde dimensionerne på jetmotorens udstødning med print i ét stykke. Desuden gjorde formdesignets printlinjeorientering det nemt at støbe og frigøre formen.

3D-print i storformat er en spændende innovativ metode til fremstilling af løsninger, der kræver unikke dele eller funktioner, for eksempel kompleks krumning kombineret med et fleksibelt materiale.

Nathan fra CNE ser uendelige muligheder for 3D-print i stor skala. Han håber at kunne udvide design og 3D-print af værktøj og udstyr til andre flyselskaber med deres ground service-behov samt til andre industrier. Nathan nævner værktøjsholdere, vogne, jigs, skabeloner og andet hangarudstyr som lovende kandidater til 3D-print i stor skala. Målet er simpelthen at "finde kunder og identificere behovet".

STOR SKALA INNOVATION. BEGRÆNSNINGSLØS KREATIVITET.

BigRep ONE er en prisbelønnet 3D-printer i stort format til en overkommelig pris. Med over 500 installerede systemer på verdensplan er den et pålideligt værktøj for både designere, innovatører og producenter. Med en massiv byggevolumen på en kubikmeter bringer den hurtige og pålidelige ONE dine designs til live i fuld skala.

Udforsk ONE

Referencer

1. https://time.com/5823395/grounded-planes-coronavirus-storage/
2. https://www.cntraveler.com/story/what-it-takes-for-an-airline-to-ground-its-fleet-amid-coronavirus/
3. https://www.ey.com/en_us/supply-chain/how-covid-19-impacted-supply-chains-and-what-comes-next/
4. https://www.weforum.org/agenda/2022/01/5-ways-the-covid-19-pandemic-has-changed-the-supply-chain/