Lockheed Martin empieza otra era

La Fabricación Aditiva ha recorrido un largo camino en un corto espacio de tiempo, transformándose de una curiosidad científica a una herramienta de fabricación con un potencial casi ilimitado.

Este método está basado en diferentes tecnologías, pero todas involucran un proceso encaminado a unir material para crear un objeto 3D. Si bien originalmente solo servía para fabricar piezas mínimamente funcionales o puramente estéticas, hoy día permite fabricar piezas complejas 100% funcionales para uso militar, incluidas piezas y componentes de misiles.

Cuando hablamos de producir piezas de misiles mediante fabricación aditiva, es inevitable mencionar a Lockheed Martin, que a día de hoy está liderando el camino con un centro propio de fabricación de piezas complejas mediante impresión 3D -Additive Design and Manufacturing Center (ADMC)- que no en vano se ha convertido en la primera organización en obtener la certificación UL 3400.

Esta acreditación demuestra que Lockheed Martin tiene un conjunto de directivas de seguridad basadas en pruebas, que abordan los diversos peligros asociados con las instalaciones de fabricación aditiva. En palabras de Balu Nair -ingeniero principal de desarrollo de fabricación aditiva de UL- "Los empleadores, los empleados, los reguladores locales, así como las compañías de seguros que tienen que suscribir las instalaciones de fabricación aditiva, no eran plenamente conscientes de los riesgos inherentes a los materiales y la tecnología. No había una sola norma o directiva legal disponible que se centrara específicamente en la fabricación aditiva, y en su lugar se utilizaron otras normas y directivas concebidas para los procesos de fabricación convencional. Nosotros decidimos abordar esta necesidad insatisfecha de la industria mediante el desarrollo de un conjunto de directivas centradas exclusivamente en la fabricación aditiva".

La norma UL 3400 se publicó el año pasado, y la instalación de Lockheed Martin marca la primera de su tipo en cumplir con los estándares establecidos en la misma. La UL 3400 contempla requisitos de seguridad tanto de materiales como de equipos, así como de la instalación e infraestructura asociada. También requiere que toda la maquinaria de fabricación aditiva dentro de la instalación haya sido acreditada por terceros, y que se lleve a cabo regularmente una capacitación extensiva y constante de la fuerza laboral. Esta norma se basa en marcos de estándares de seguridad existentes establecidos por la Administración de Salud y Seguridad Ocupacional (OSHA), la Asociación Nacional de Protección contra Incendios (NFPA), la propia UL y la ASTM International.

Laboratorios Zucrow: Fabricación Aditiva de Misiles Hipersónicos

El término "supersónico" se refiere a aeronaves que rompen la barrera del sonido a Mach 1, como el ahora retirado Concord y el prometedor Boom Supersonic XB-1, y se extiende hasta Mach 5; esto es, cinco veces la velocidad del sonido. Cuando se alcanza una velocidad superior a Mach 5, se ingresa en el entorno hipersónico y empiezan a complicarse los diseños. Sin embargo, investigadores de los laboratorios Zucrow (Purdue University, Indiana, USA) están demostrando que este entorno inusual puede ser un campo de pruebas perfecto para la Impresión 3D en metal.

Más concretamente, sus trabajos recientes demuestran que las nuevas tecnologías de fabricación aditiva avanzada permiten obtener piezas de uso final completamente densas que ofrezcan una robustez insuperable. Piezas que puedan afrontar condiciones hipersónicas y vivir para contarlo: En palabras de Carson Slabaugh -director de investigación- “Cuando un vehículo vuela tan rápido se produce una compresión y un calentamiento extremos del aire que fluye alrededor y dentro del fuselaje. A Mach 5, se trata de un aumento de seis veces en la temperatura y un aumento de presión de unos cientos de veces. Ese tipo de carga térmica y mecánica hace que el régimen de la aerodinámica y la mecánica estructural cambie por completo en comparación con los sistemas de menor velocidad."

Por encima de Mach 5, la temperatura del aire atmosférico a medida que pasa es de miles de grados, la presión aumenta de manera igualmente extraordinaria, y por si esto fuera poco, el aire mismo puede incluso volverse químicamente reactivo. Todo esto combinado se convierte en un extraordinario reto para cualquier sistema de propulsión de misiles cuyo empuje provenga de la quema de combustible. Para enfrentar este desafío, Slabaugh y su equipo se asociaron con Velo3D para "imprimir" inyectores de combustible con geometrías complejas que logran un rendimiento de mezcla de aire y combustible muy alto, ya que los métodos de fabricación convencionales no podrían haber producido tales piezas, especialmente con las superaleaciones de metal de alta resistencia necesarias para sobrevivir a las condiciones de prueba extremas.

La capacidad de imprimir rápidamente en 3D una variedad de geometrías de inyectores para la cámara de combustión de prueba -en este caso hecha de Hastelloy X, una superaleación de alta resistencia y alta temperatura que soporta un entorno hipersónico- permitió al equipo de Purdue identificar rápidamente qué diseño funcionaba mejor. Los diseños se imprimieron y fueron sometidos a una serie de pruebas relevantes, hasta que en sólo dos semanas el equipo consiguió dar con el producto de mayor rendimiento que presentaba todas las características estacionarias y dinámicas que estaban buscando.

El próximo paso para el equipo ahora es ensamblar una gran variedad de inyectores en una cámara de combustión aún más potente. Velo3D está colaborando con los laboratorios Zucrow para ayudarlos a aprovechar sus capacidades mediante la integración del conjunto de inyectores en un componente impreso de una sola pieza.  partir de ahí, los ingenieros continuarán refinando y ensamblando un sistema de combustión completo, con el objetivo de lograr una capacidad de prueba hipersónica a gran escala para finales de 2022.

X-Bow: Líder a la carrera

X-Bow Systems ha entregado al Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea de EE. UU. (AFRL - Air Force Research Laboratory) su dispositivo móvil de Impresión 3D recientemente desarrollado.

Fundada en 2016, X-Bow Systems está especializada en el desarrollo de propulsores sólidos y motores de cohetes impresos en 3D. La compañía con sede en Nuevo México se dio a conocer en marzo de 2022, cuando ya había creado una cartera de pequeños vehículos de lanzamiento adecuados para lanzamientos orbitales y suborbitales.

Desde su fundación la empresa captó el interés de la industria militar, y su lista de clientes incluye al AFRL, al AFWERX, al Laboratorio Nacional de Los Álamos, al Laboratorio Nacional Sandia y a la Agencia de Proyectos de Investigación de Defensa (DARPA).

La solución presentada se denomina Pathfinder I y fue desarrollada en colaboración con el programa Eternal Quiver del AFRL. Esencialmente, se trata de una solución móvil diseñada para imprimir en 3D componentes de motores de cohetes de propulsante sólido así como los propulsores sólidos para impulsarlos.

Como sugiere el nombre, los motores de cohetes de propulsante sólido funcionan con propulsores que vienen en forma granular sólida y la compañía afirma que estos motores fabricados mediante manufactura aditiva son más eficientes y económicos que sus contrapartes convencionales, combinando capacidad de respuesta, flexibilidad y confiabilidad.

En palabras de Jill Marsh, gerente del programa RFIB en X-Bow, “La tecnología de propulsión avanzada, la fabricación avanzada y nuestro talentoso y dedicado equipo de ingeniería son fundamentales para el desarrollo de soluciones de misiles de próxima generación. Durante los próximos años, X-Bow tiene como objetivo trabajar con el AFRL para identificar proyectos y tecnologías enfocadas a mejorar la capacidad del Pathfinder I para su uso en defensa y otras aplicaciones”. 

La unidad de producción Pathfinder I está diseñada en última instancia para resolver los desafíos tradicionales de creación de prototipos de cohetes. Según el AFRL, los cohetes de propulsante sólido para demostraciones de tecnología suelen tardar hasta diez años en llegar a las pruebas con fuego real, mientras que una variante operativa puede tardar hasta 20 años en producirse por completo. Por lo tanto, se necesitan procesos de fabricación bajo demanda más rápidos y optimizados para acelerar la transferencia de tecnología.

La solución móvil de impresión 3D producida por X-Bow permite una "propulsión de cohete asequible en cualquier momento y en cualquier lugar" al eliminar muchas de las limitaciones de diseño y tiempo que presenta la fabricación convencional. La unidad tiene varios módulos, el primero de los cuales se ocupa de la síntesis de combustible. Aquí, la composición del combustible se crea utilizando reactores de microfluidos para controlar las propiedades del combustible de alto nivel. Luego, un mezclador acústico resonante homogeneiza la composición propulsora mediante vibración. Después, el módulo principal de fabricación aditiva se usa para imprimir en 3D los granos de propulsor sólido, así como la cabeza del motor del cohete. Luego, el combustible se combina con la carcasa estructural del misil y se utilizan herramientas integrales de imágenes para evaluar los misiles de manera no destructiva. 

Aerojet Rocketdyne: La pandilla maravilla

Aerojet Rocketdyne ha sido seleccionada por Lockheed Martin Missiles and Fire Control para construir un propulsor de motor de cohete sólido avanzado, con destino a la segunda etapa de un sistema de armas hipersónicas desarrollado por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada para la Defensa de EE. UU. (DARPA), conocido como Operational Fires u OpFires.

En palabras de Eileen Drake -CEO y presidente de Aerojet Rocketdyne- “Seguimos ampliando los límites en nuestras tecnologías de propulsión hipersónica, ya sea mediante el desarrollo de un motor de cohete sólido de alto rendimiento que se puede apagar cuando se lo ordenan, como OpFires, o mediante la incorporación de Fabricación Aditiva en nuestros motores scramjet para mejorar la asequibilidad. Esperamos aprovechar nuestras tecnologías hipersónicas avanzadas para el equipo de Lockheed Martin y apoyar el esfuerzo de la DARPA a fin de brindar mayor flexibilidad y letalidad a nuestros combatientes”.

OpFires tiene como objetivo desarrollar un sistema de misiles lanzados desde tierra, que permita que las armas hipersónicas de impulso y deslizamiento penetren las defensas aéreas enemigas modernas y ataquen de forma rápida y precisa objetivos críticos sensibles al tiempo desde una plataforma de lanzamiento altamente móvil. Según afirma Jason Reynolds -vicepresidente de Programas Avanzados de Lockheed Martin Missiles and Fire Control- "A medida que continuamos trabajando activamente con el programa OpFires de la DARPA para demostrar una solución a largo plazo para la capacidad de rango medio del Ejército, el innovador motor de cohete de rango variable de Aerojet Rocketdyne ahora permite a OpFires entregar cargas útiles en todo el espectro de rango medio con un solo misil hipersónico. ”

Lockheed Martin Missiles and Fire Control lidera el esfuerzo de integración para la tercera fase del programa, que se centra en el diseño y la maduración de misiles, el desarrollo de lanzadores y la integración de vehículos. Aerojet Rocketdyne se une al equipo OpFires dirigido por Lockheed Martin, que incluye a Dynetics, Electronic Concepts & Engineering, Inc. y Northrop Grumman. Antes de ser seleccionado para la Fase 3, Aerojet Rocketdyne construyó y probó con éxito un motor de cohete avanzado a gran escala para la DARPA en apoyo de la Fase 2 del programa OpFires. Durante la serie de pruebas, la compañía demostró la capacidad del motor de cohete sólido para desarrollar el empuje cuando se le ordena.

Además de los propulsores de motores de cohetes sólidos, Aerojet Rocketdyne ofrece una amplia gama de capacidades para apoyar el desarrollo de misiles hipersónicos, incluyendo asimismo ojivas y scramjets. Después de haber proporcionado los sistemas de propulsión líquida y sólida que impulsaron el Air Force-DARPA-NASA X-51A para el éxito del vuelo hipersónico, Aerojet Rocketdyne ahora está desarrollando carcasas de motores de cohetes sólidos livianas y robustas e incorporando la Fabricación Aditiva en sus sistemas de toma de aire de alto rendimiento.

Guía de diseño para Fabricación Aditiva

Desde Integral 3D Printing tienen el placer de invitarnos a la primera masterclass de Fabricación Aditiva, que tendrá lugar durante los próximos 23 y 28 de enero en País Vasco (Elgoibar) y Madrid, respectivamente.

Durante la masterclass, no solo aprenderemos cómo diseñar y optimizar nuestros diseños para su posterior impresión en 3D, sino que tendremos la oportunidad de conocer, de la mano del propio fabricante, la tecnología de HP Multi Jet Fusion aplicada a algunos casos de éxito.

Aprovechemos esta oportunidad para aprender de los mejores expertos y conocer en directo las últimas novedades de la tecnología de fabricación aditiva con más potencial en el sector.

No dejemos pasar esta oportunidad y explotemos al máximo el rendimiento de la fabricación aditiva en la nueva era de la producción digital gracias a Integral 3D Printing y HP.

Más información:

https://integral3dprinting.com/ferias-eventos/masterclass-guia-diseno-para-la-fabricacion-aditiva-en-la-nueva-era-de-produccion-digital/#contacto

3D Printing the Missile

Integral 3D Printing, la división especializada en fabricación aditiva de Integral Innovation Experts, presenta las jornadas sobre fabricación aditiva “3D Printing the Future” en el marco de la Industria 4.0, que se celebrarán en Bilbao, Madrid y Barcelona los días 22, 23 y 24 de noviembre en las respectivas ciudades.

El objetivo de este evento es mostrar  el papel de la los procesos de Fabricación Aditiva  dentro de la Industria 4.0 y cómo esta tecnología encaja en sus procesos de trabajo. Para ello se ha preparado una agenda que presenta el concepto de Industria 4.0 y muestra cómo diseñar y optimizar las piezas para su impresión en 3D, con las soluciones líderes del mercado.

Más información e inscripciones:

http://integralplm.com/es/empresa/news/3d-printing-the-future/

Webinar: Beneficios directos de la Manufactura Aditiva

La Manufactura Digital Aditiva (tambien conocida como Fabricación 3D, Impresión 3D, Fabricación Aditiva, Fabricación Digital Directa, Manufactura Aditiva, y otros sinónimos) se está consolidando como tecnología de vanguardia en la industria aeroespacial y militar.

Sus futuras implicaciones en el desarrollo de nuevos y mejores productos exigen un profundo conocimiento por parte de todas aquellas personas involucradas en su diseño y fabricación, a las cuales va dirigido este webinar.

Durante el mismo se expondrán con claridad los extraordinarios ahorros de costes y tiempos que pueden conseguirse, de acuerdo a los datos proporcionados por destacados OEMs.

Temas a tratar:

Qué es la Manufactura Aditiva

Razón de ser

Beneficios directos basados en el estudio de casos reales

A quien está dirigido:

Directores de Ingeniería

Directores de Desarrollo de Producto

Diseñadores de Producto

Ingenieros de Producción

Inventores / Emprendedores

Duración: 60 minutos

Coste: Gratuito

Presentado por: David del Fresno, especialista en Manufactura Aditiva

Inscripción: http://integralplm.com/es/empresa/eventos/