A 3D nyomtatási technológia az utasszállító repülőgépekbe építhető sugárhajtóműveknél

Tesztpadon az első LEAP1-A hajtómü Ohióban

- Új összeszerelő üzemet nyit a GE repüléstechnikai üzletága, a GE Aviation az amerikai Indianában, ahol a világ első, 3D nyomtatással készült üzemanyag-fúvókákat és következő generációs anyagokat tartalmazó sugárhajtómüvét szerelik össze. 

- Az utasszállító repülőgépekbe szánt LEAP elnevezésü hajtómü kerámia mátrixú kompozitokkal és innovatív, háromdimenziós szövettel megerősített szénszálas légcsavarlapátokkal készül.

- A 3D nyomtatással készülő fúvókák sokkal tartósabbak, és gyártáshoz szükséges forrasztások és hegesztések száma is jelentősen, 20%-kal csökken. A kerámia mátrixú kompozitok pedig kétharmadával könnyebbek, mint a fémből készült ugyanolyan alkatrészek, és 20%-kal magasabb hőmérsékleten is müködőképesek, pedig ezen a hőmérsékleten a legtöbb ötvözet meglágyul.

- Bár a LEAP elnevezésre hallgató hajtómü csak 2016-ban lép majd szolgálatba, már most a GE Aviation egyik legkeresettebb hajtómüve: az üzletág 20 országból már több mint 6000 megrendelést igazolt vissza, melyek összértéke meghaladja a 78 milliárd dollárt.

- Az GE 2017-ig több mint 3,5 milliárd dollárt ruház be új üzemek építésébe és új berendezésekbe. 

- A GE és partnerei mintegy 34 000 sugárhajtómüvet üzemeltetnek az utasszállító gépekben. A következő hat év folyamán ez a szám egyötödével, 41 000-re nő. 

Az új üzem, mely az Indiana állambéli Lafayette-ben épül meg 100 millió dolláros beruházással, 2020-ra 200 főt foglalkoztat majd. A korszerü gyártósort automatizált vizuális vizsgálórendszerekkel, rádiófrekvenciás alkatrészkezelő rendszerrel és további új technológiákkal látják el, melyek a gyártási hatékonyság és minőség fokozását szolgálják. A GE Aviation az elmúlt hét évben több gyárat is épített, a Lafayette-i üzem a hetedik lesz ezek sorában. Az üzemek együttesen több mint 2500 új munkahelyet teremtenek.

Az utasszállító repülőgépekbe szánt hajtómü kerámia mátrixú kompozitokkal és úttörő jellegü, háromdimenziós szövettel megerősített szénszálas légcsavarlapátokkal készül. (Forrás: GEreports.com)

Az új összeszerelő üzemben a GE és partnerei által kifejlesztett, három LEAP hajtómü-verziót állítják elő három következő generációs egyfolyosós utasszállító repülőgéphez: az Airbus A320neo-hoz, a Boeing 737 MAX-hoz és a COMAC C919-hez. 

A GE és partnerei mintegy 34 000 sugárhajtómüvet üzemeltetnek az utasszállító gépekben. A következő hat év folyamán ez a szám egyötödével, 41 000-re nő. A GE Aviation több évre szóló berendezés- és szolgáltatás-megrendeléseinek értéke mindössze egy év alatt 20%-kal nőtt, és 2013 végére elérte a 125 milliárd dollárt.

A LEAP hajtómü fejlesztését elősegítette, hogy a GE éves szinten 1 milliárd dollárt ruházott be a sugárhajtással kapcsolatos kutatás-fejlesztésbe. A GE Global Research kutatóközpont munkatársai az elmúlt két évtizedben az új hajtómü legkorszerübb alkatrészeinek fejlesztésén dolgoztak, többek között a kerámia mátrixú kompozit anyagokon, a 3D nyomtatási eljárásokon, valamint a vezérlőrendszereken.

3D nyomtatással készült üzemanyag-fúvóka

Minden LEAP hajtómüben 19 db 3D nyomtatással készült üzemanyag-fúvóka, negyedik generációs szénszálas kompozitanyagból készült lapátok, valamint kerámia mátrixú kompozitból készült alkatrészek lesznek.

A 3D nyomtatással készülő fúvókák az előző modellnél ötször tartósabbak. A 3D nyomtatásnak köszönhetően a mérnökök leegyszerüsíthették a konstrukciót, és 25-ről mindössze ötre csökkenthették a forrasztások és hegesztések számát.

A kerámia mátrixú kompozitok a súly és a hőgazdálkodás szempontjából is kedvezőek. Kétharmadával könnyebbek ugyanis, mint a fémből készült ugyanolyan alkatrészek, és 20%-kal magasabb hőmérsékleten is müködőképesek, pedig ezen a hőmérsékleten a legtöbb ötvözet meglágyul.

„A konstrukciót tekintve a súlycsökkenés szorzóhatása jóval nagyobb, mint három az egyhez” – mondta Michael Kauffman, a GE Aviation gyártási igazgatója. „A nikkelötvözetből készülő turbinatárcsának nem kell olyan nagydarabnak lennie, hogy elbírja a könnyü lapátokat, és a kisebb centrifugális erőnek köszönhetően a csapágyakon és más alkatrészeken is karcsúsíthatunk. Ez egyszerü fizika.”

Az új technológiák lehetővé tették, hogy a tervezőcsapat egy fém alkatrészekből készült ugyanolyan méretü hajtómühöz viszonyítva több száz fonttal csökkentse az új hajtómü tömegét, növelje belső hőmérsékletét, és hatékonyabbá tegye müködését.  „Komoly fejlesztéseket végzünk az anyagtechnológiák terén, így képesek vagyunk arra, hogy csökkentsük a hajtómüvek súlyát, magasabb hőmérsékleten üzemeltessük és kisebb mértékben hütsük őket” – jelentette ki Kauffman. „Ennek eredményeképpen a hajtómüveket és az általuk a magasba emelt repülőgépeket is hatékonyabbá és olcsóbban üzemeltethetővé tudjuk tenni.”

Fagyteszten a LEAP1-A hajtómü Kanadában

Az első LEAP hajtómüvön kimerítő fejlesztési és minősítési programot végeznek. A tesztek a GE és a Snecma ohiói és franciaországi, illetve újabban kanadai üzemeiben zajlanak.

A tesztek során a hajtómübe beépített rendszerek müködőképességét vizsgálják. A földi és a légi tesztelés során 60 különféle „felépítésben” próbálják ki a hajtómüvet. (A felépítés ebben az esetben azt jelenti, hogy ugyanazt a hajtómüvet a vizsgálathoz szétszerelik, majd a tesztelés folytatásához újra összeépítik. Ilyenkor esetenként új hardvert is tehetnek bele.) A 2016-ig tartó tesztek során a hajtómüvet olyan terhelésnek teszik ki, mintha 15 évet töltött volna légi szolgálatban.

Chaker Chahrour, a CFM alelnöke elmondta: „A hajtómüvet lépésről lépésre a valaha végzett legátfogóbb tesztprogramnak vetjük alá."