Substituição rápida de peças com a tecnologia Figure 4®
Como líder mundialmente reconhecido em pesquisa, desenvolvimento e transição de tecnologias, o University of Dayton Research Institute (UDRI) está conduzindo um dos três projetos MAMLS premiados da America Makes com o tema: tecnologia de processo emergente para famílias de peças de baixa criticalidade. Especificamente, o UDRI está explorando a "substituição rápida de peças via processamento de luz digital", um processo de fabricação de aditivo permitido pela tecnologia Figure da 3D Systems. Para fins deste estudo, as peças de baixa criticalidade incluem conectores elétricos, botões, anéis isolantes elastoméricos e espaçadores, cada um dos quais atende a uma finalidade funcional a bordo das aeronaves.
O UDRI e a 3D Systems também participaram das fases 1 e 2 do programa MAMLS, que se concentraram igualmente na sustentação, mas em diferentes tópicos centrais. Embora os projetos tenham sido independentes uns dos outros, as fases anteriores criaram as bases para a terceira fase ser lançada sem demora e forneceram ao UDRI e à 3D Systems uma compreensão prática de como os ALCs funcionam e quais são as suas necessidades. As fases 1 e 2 também ajudaram a identificar os casos de negócios para a fabricação de aditivo para diferentes peças, esclarecendo o que pode e o que não pode ser facilmente obtido e onde o uso da fabricação de aditivo faz sentido.
Para aeronaves legadas, o caso de negócios para a fabricação de aditivo aplica-se às peças que estão fora de produção devido à obsolescência de fabricação, altos custos de criação, baixos requisitos de quantidade, indisponibilidade das ferramentas originais, documentação deficiente ou outros desafios relacionados à disponibilidade. A velocidade de substituição de peças oferecida pelas tecnologias emergentes, como a Figure 4, oferece uma oportunidade para as agências, como a Força Aérea dos EUA, que podem avançar nas iniciativas estratégicas de sustentação. Nos próximos dois anos desse projeto de pesquisa, o UDRI e seus colaboradores trabalharão para descobrir onde o Figure 4 se encaixa no panorama de manutenção das aeronaves.
A necessidade de velocidade
O Figure 4 da 3D Systems é um processo de fabricação modular que usa uma membrana sem contato em combinação com imagens baseadas em projetor. Diferentemente das tecnologias de manufatura aditiva (AM) baseadas em caminho de ferramentas, a Figure 4 fabrica uma seção transversal de peça inteira com uma única projeção, mantendo a resolução detalhada, as superfícies lisas, as químicas do material de produção reativo e as rápidas velocidades de impressão. O Figure 4 também oferece repetibilidade Six Sigma (Cpk > 2) em todos os materiais Figure 4, tornando-o a tecnologia de impressão 3D mais preparada para fabricação disponível.
Juntamente com a precisão geométrica, a velocidade de impressão e a adequação do material são fundamentais. A perspectiva de realizar um trabalho de reparo personalizado duradouro em um único dia é altamente atraente para aumentar a prontidão e a disponibilidade da aeronave para uso em missão no mesmo dia. No entanto, antes que se possa comemorar essa capacidade, o UDRI está trabalhando para identificar de forma metódica e resolver possíveis problemas para abrir caminho para a adoção da tecnologia Figure 4 pela USAF, por outras agências do DoD (Departamento de Defesa) e muito mais.
Especialistas em todos os cantos
O UDRI se destaca nas áreas de materiais avançados, engenharia, tecnologias aeroespaciais e física estrutural, entre outras, e está colaborando com especialistas externos para tornar este projeto o mais abrangente e eficaz possível. Juntamente com a 3D Systems, o UDRI está trabalhando no desenvolvimento de materiais, na caracterização e nos protocolos de pós-processamento para alinhar e documentar o desempenho do material com os requisitos de materiais qualificados para a aviação. Essas especificações regem a gama de propriedades mecânicas e ambientais para padrões de segurança, como o retardante de chamas. O papel da 3D Systems é facilitar para o UDRI, fornecendo materiais para as aplicações que são objeto de investigação nesse projeto, combinando fotopolímeros comerciais existentes ou formulando novos.
A Lockheed Martin e a Northrop Grumman também são colaboradores importantes e realizarão inspeções rigorosas nas peças de teste do UDRI para validar os resultados. O UDRI está revisando todas as especificações militares, de ALCs e qualificações de parceiros de OEM para testar as peças de acordo com os padrões do setor. De acordo com o Dr. Timothy Osborn, líder do grupo para desenvolvimento de tecnologia de fabricação de aditivo do UDRI, esta reunião de colaboradores representa a matriz de testes correta para levar as descobertas da pesquisa à aplicação mais rapidamente do que outros programas.
Uma abordagem científica sobre a transição para o processamento de luz digital
A primeira tarefa do programa identificará as peças específicas para testar e delinear as especificações do material que essas peças exigem. Usando um scanner Creaform HandyScan e o software de engenharia reversa, o UDRI (University of Dayton Research Institute) digitalizará as peças usando um fluxo de trabalho de digitalização em 3D para CAD e preparará os arquivos para impressão. Uma vez impresso, o teste do material será iniciado. Dr. Osborn prevê que o estudo começará a gerar bons dados em torno de seis meses, culminando com o relatório final e a recomendação à Força Aérea após a conclusão do projeto.
No momento, há uma série de incógnitas em torno das tecnologias Figure 4 para estas aplicações, mas a velocidade e as tolerâncias geométricas dessa tecnologia são significativamente promissoras. Por meio deste programa, o UDRI e seus colaboradores planejam descobrir a ciência necessária para tornar a substituição rápida de peças uma realidade.
Autorizado para liberação pública. Número do caso: 88ABW-2018-5721
A missão de sustentação da Força Aérea dos Estados Unidos (USAF) torna-se cada vez mais desafiadora, pois um grande número de aeronaves, sistemas e equipamentos legados envelhecem continuamente. Lidar com esse ônus requer soluções de sustentação rápidas, confiáveis e duradouras. Os líderes do setor e os pesquisadores estão olhando além das soluções tradicionais de sustentação para oportunidades em tecnologias emergentes. A substituição rápida da peça usando a fabricação de aditivo da 3D Systems para o controle do estoque construído sob demanda é uma solução atraente em séria avaliação no momento.
A America Makes, a principal parceira da nação em fabricação de aditivo (AM) e a pesquisa, a descoberta, a criação e a inovação em tecnologia de impressão 3D estão à frente de uma iniciativa destinada a identificar e determinar as opções de sustentação que estão surgindo para se fazer uma transição, conforme apropriado. Sob o programa "Maturation of Advanced Manufacturing for Low-Cost Sustainment (MAMLS - Maturação da Manufatura Avançada para Sustentação de Baixo Custo), a America Makes está na fase 3 de uma proposta de projeto para a pesquisa aplicada e programas de desenvolvimento criados para melhorar a eficiência na fábrica, bem como em complexos logísticos aéreos (ALCs), para garantir a prontidão estratégica da USAF.
