Aerospace JUN 2017 NUEVAS TECNOLOGÍAS PARA LA MANUFACTURA DE COMPONENTES AEROESPACIALES
Introducción - Honeywell 1 $36.5 billion* in revenues, 50% outside of US Nearly 130,000 employees operating in 100 countries Great Positions In Good Industries
Introducción - Honeywell 2 Over 150,000 Turbine Engines Delivered to Customers
Definición del problema 3 Proyecto Con la finalidad de mantener una nivel competitivo en el mercado de turbinas y APUs, Honeywell debe desarrollar y/o implementar nuevas tecnologías que le permitan reducir costos de fabricación, acortar tiempos en la cadena de suministros y minimizar los tiempos de desarrollo, esto sin el demerito de la calidad de los productos. Retos Requerimientos de fabricación restrictivas y tiempos largos para la certificación de nuevos procesos de manufactura especialmente elementos rotativos para turbinas. Ser el proveedor predilecto
Antecedentes *Situación actual 4 Costos Servicios 7% Production Supplies 12% Súper aleaciones y materiales exóticos. Servicios de Ingeniería y Diseño 2% Mano de Obra 12% Materia Prima 61% Herramentales de corte regidos por precios internacionales (Carburos, cerámicos y recubrimientos). Depreciación e Impuestos 6% Mano de Obra especializada de México de 4:1 a 6:1 Costo de materia y uso de herramental es la gran oportunidad
Antecedentes *Situación actual 5 La manufactura de componentes para turbinas, ocupa una amplia gama de procesos de mecanizado: Fresado CNC: 3,4,5,7,9 ejes Horneado Torneado: CNC, Convencional Lapeados Rectificado: Plano, ID, OD Honeados EDM Tallado WEDM Generadoras de engranes Water jet Taladrados Maquinaria que va de 200k a 2M USD
Antecedentes *Situación actual 6 El desarrollo de prototipos va de 24 a 36 meses. Los desarrollos de procesos de manufactura va de 10 hasta 18 meses. El LT de la materia prima (Casting, Forja, Barra) va de 3 a 9 meses. Los procesos de certificación de partes manufacturadas (CPM y FIX P) va de 2 a 6 meses por iteración. La precisión requerida en componentes rotativos es de.0002 in. Los problemas de falta de materia prima y problemas de calidad de esta misma representa el 50% de OTTR y CPPM Costos altos en proceso de desarrollo
Definición y alcance del proyecto 7 Después de analizar las tecnologías existentes se seleccionaron dos potenciales: ECM (Electro Chemical Machining) 3D Printing o Manufactura Aditiva (AM) - Después de evaluar los costos, potencialidades y contaminación ambiental, fue desacertado el ECM (ya que continua manteniendo la remoción de material que va de un 25% a un 55% dependiendo de el producto). AM es la tecnología más prometedora
Análisis 8
Análisis Past Honeywell Powder Bed Metal AM Efforts 9 Sucess with AM Drives Technology Integration
Análisis Focus Areas and Challenges with Metals AM 10 Developing Strategies for Implementation of Metals Production
Plastic Additive Manufacturing 11 Cube Pro Duo
Resultados Componentes plásticos 12 Part Number: 3060555-1LS X-Ray Inspection Supplier Cost: $120 USD
Resultados Componentes plásticos 13 Part Number: 3074785-115A Supplier Cost: $140 USD Airflow Inspection
Resultados Componentes plásticos 14 Part Number: 3074785-115A Airflow Inspection Supplier Cost: $100 USD
Metal Additive Manufacturing 15 SLM 125 HL
Resultados Componente metálico 16 Part Number: Blade 5602 Processing Blade made from AM
Resultados Pruebas a tensión de Blade 5602 17 Casting Peak Load = 7442.30 lbf Blades 5602 AM Peak Load = 6029.10 lbf
Conclusiones Crecimiento de AM 18 40% de empresas que implementaron la impresión 3D, dijeron que planean aumentar su presupuesto para piezas y productos impresos 3D en más del 50% en los próximos 12 meses. *Fuente: Fast Radius 2017
Conclusiones Crecimiento de AM 19 Cómo se utiliza actualmente la impresión 3D? 77% de los encuestados lo utilizan para prototipos; 60% lo utilizan para la impresión 3D de piezas funcionales; y Casi el 50% lo usa para imprimir plantillas y fijaciones directamente en 3D. *Fuente: Fast Radius 2017
Conclusiones Crecimiento de AM 20 Reducción de Inventario 50% invierte en el diseño de nuevas piezas para la producción; Casi todas las empresas se concentran en usar la impresión 3D para reducir el inventario. *Fuente: Fast Radius 2017
Conclusiones Propiedades provenientes de AM 21 Superficie Rz 30 μm Resistencia Mecánica 2-4% menos que un material rolado Precisión ± 50 μm / 100 mm Esfuerzo *Fuente: SLM Solutions Polvo y plataforma precalentados arriba de 200 C Densidad ~99.7 % Dureza 2-4% menos que un material rolado
Conclusiones Propiedades provenientes de AM 22 Propiedades del componente iguales o superiores Materiales / Aleaciones Tamaños y formas Densidad Estabilidad Superficie Biocompatibiliidad Textura Alta velocidad y flexibilidad Prototipado Reparación Baja inversión Sin costo de almacenaje Costo total bajo Costo directo del componente Peso Mantenimiento Integración del componente Eco Balance Ahorro de material *Fuente: SLM Solutions
Conclusiones Mejora de Parámetros 23 Con el fin de lograr componentes que cumplan con los requerimientos o sean producibles por medio de AM, los parámetros fueron modificados para obtener componentes conformes; algunos de estos son: Adición de polvo metálico Exposición del láser (Patrón) Espesor de la capa de polvo Temperatura de la plataforma de construcción Velocidad de recubrimiento Colocación de soportes