Témata
Reklama

3D v letectví pro rychlost i lehkost

Letošní leden znamenal zlom pro letecký průmysl. Společnost GE Aviation, která od roku 2008 působí v pražském Letňanském areálu, zde úspěšně dokončila první zkoušku doposud nejmodernějšího turbovrtulového motoru Advanced Turboprop (ATP), nově s názvem GE Catalyst.

Jde o první turbovrtulový motor zcela nového designu v segmentu všeobecné a obchodní letecké přepravy (BGA) po více než 30 letech. Jeho testování je jedním z kroků naplňování investiční smlouvy s vládou ČR o vybudování nové centrály pro turbovrtulové motory v České republice, v níž se odehraje vývoj, testování a výroba. Další významnou skutečností je i fakt, že do testování nového motoru se zapojili i pedagogové a studenti Fakulty strojní ČVUT prostřednictvím svého Centra pokročilého leteckého a kosmického výzkumu.

Certifikační zkoušky motoru GE Catalyst začínají v letošním roce. Proces certifikace má skončit do roku 2020. Jde o dostatečně dlouhou dobu, během níž budou o motoru shromážděny a důkladně vyhodnoceny všechny důležité poznatky. S novými motory se počítá pro zcela nový letoun Cessna Denali firmy Textron Aviation.

Reklama
Reklama
Certifikační zkoušky motoru začínají v letošním roce.

Vývoj v řádu týdnů

Motor GE Catalyst je bezesporu zajímavý z mnoha stránek. Nicméně výjimečný je zejména jednou věcí – při jeho výrobě jsou využity součásti, které vznikají pomocí 3D tisku.

Milan Šlapák, programový ředitel GE Aviation pro ČR, vysvětluje: „3D tisk dává designérům svobodu navrhovat takové tvary dílů, které umožňují nahradit komplikované sestavy a podsestavy jediným dílem. V motoru GE Catalyst se nám, díky tomuto postupu, podařilo redukovat počet 855 dílů na pouhých 12."

Aditivní technologie podle něj přinášejí tři hlavní revoluční změny. První z nich je zjednodušení produktu, přičemž sestavy a podsestavy jsou nahrazovány jednotlivými díly. Tím dochází mimo jiné k obrovskému zjednodušení dodavatelského řetězce a současně ke zvýšení kvality a spolehlivosti motoru. Druhou z nich je snížení jeho váhy, protože se eliminuje spojovací materiál a je též možnost vytvořit tenčí stěny než při použití konvenční technologie, jakou je například běžně používané odlévání. Přitom v leteckém průmyslu je na váze letadla přímo závislá spotřeba paliva.

GE Catalyst - první turbovrtulový motor zcela nového designu v segmentu BGA po více než 30 letech.

A konečně třetí změnou je snížení potřebné doby pro vývoj z měsíců na týdny. Je to proto, že například forma pro odlitek nebo výkovek se ladí až devět měsíců, zatímco díl vytvořený pomocí 3D tisku je k dispozici do čtyř týdnů od dokončení jeho designu. Pokud se podíváme do budoucnosti, vidíme i čtvrtou výhodu: možnost servisní podpory produktu, který je již nyní ve výrobě, protože jednotlivý díl lze kdykoli dle potřeby „dotisknout“.

Motor je výjimečný zejména tím, že při jeho výrobě jsou využity součásti vyrobené pomocí 3D tisku.

Kde vzniká srdce motoru

Naši redakci zajímalo, jak to vypadá na místě, kde se nový motor vyvíjí. Vypravili jsme se proto do výrobního areálu v Letňanech. Těšili jsme se, že budeme mít možnost vidět přímo 3D tiskárny, nejlépe ve chvíli, kdy v nich právě vzniká některý z dílů motoru GE Catalyst. Nic takového jsme však bohužel neviděli a ani vidět nemohli. GE Aviation má totiž pobočky v mnoha státech a, jak nám vysvětlil zdejší šéf výroby Radek Hluchý, díly pro jejichž výrobu je využíván 3D tisk, vznikají ve Spojených státech a do Prahy putují už hotové, aby zde byly do motoru namontovány. Naše zklamání ale zase nebylo příliš velké, protože jsme ve zdejší speciální klimatizované montážní hale, sloužící nyní vývoji a později též k sériové montáži nového motoru, mohli vidět jeho fragment, na němž již byly tyto díly aplikovány. Šlo konkrétně o vstupní skříň motoru, která byla celá vyrobena pomocí 3D tisku, a též všechny vnitřní kanály.

To samozřejmě nijak nesnižuje „výrobní“ zásluhy pražského týmu. Zde je, podle slov Radka Hluchého, přímo vyráběno patnáct dílů, z nichž je sestaveno „srdce motoru“, jeho rotorová část. Ostatní díly pocházejí doslova z celého světa.

„Pro tyto díly jsme zde dříve neměli kompletní technologii,“ vzpomíná Radek Hluchý. „Naše společnost proto investovala do nových strojů, které jsou schopné zaručit přesnost a dodržet dokonalou čistotu procesu. Nyní zde máme k dispozici čisticí linky a vysokorychlostní brusku od firmy Danobat. Letos v květnu přijde druhá bruska, přičemž tato je vertikální a druhá bude horizontální. Pak zde máme EDM – hloubičku – což je náš nový stroj pro elekroerozivní obrábění. Zbytek procesu výroby motoru se již realizuje prostřednictvím standardních strojů, které jsme zde měli již dříve.“

Cesta motorů

Jak tedy vypadá celý proces výroby motoru? Pokud jde o díly, které vznikají zde, je nakoupen výkovek. Ten projde přes vstupní kontrolu, je zaplánován do výroby. Poté jej čekají obráběcí procesy či různé speciální úpravy. Poté je díl připraven pro montáž do motoru, kde se setká s dalšími díly, vyrobenými v jiných zemích, včetně těch, které vznikly pomocí aditivních technologií.

V klimatizované montážní hale se provádějí všechny tzv. „čisté procesy“, zatímco činnosti, jako jsou úpravy dílů, soustružení, frézování a podobně se provádějí ve výrobních halách. Zde můžeme najít celkem čtyři pracoviště, kde se motory z dílů kompletně sestavují. V zadní části místnosti najdeme též vyvažovací stroje, jejichž použití je také součástí montáže. Nakonec se zde také kontroluje, zda celý motor a všechny jeho části fungují, jak mají. Nicméně pak putuje na mnohé další testy – třeba na ty, které provádějí lidé z ČVUT.

Motor, který opustí výrobu, však rozhodně není konečnou verzí. V rámci vývoje se každý kus testuje a na každém dalším se pak realizují změny, které v rámci testování předchozího byly doporučeny jako zlepšení. Design i parametry funkcí motoru se neustále vylepšují. Než bude moci být zahájena sériová výroba, do níž bude zařazen až ve chvíli, kdy bude opravdu perfektní, vznikne ještě celá řada prototypů. Do konce roku 2019 by však měl být první motor připraven na pozemní zkoušku.

Ve výrobních halách se provádějí úpravy dílů - soustružení, frézování a podobně.

Od A do Z

Když už jsme byli v prostorách GE Aviation, nedalo nám to, abychom se nepodívali i na stroje, na nichž vznikají další zdejší motory.

„Nemalou hodnotu pro nás má tahle vysokorychlostní bruska od firmy Danobat,“ dostalo se nám výkladu od Radka Hluchého. „Ta bude používána na broušení kompresorů – i pro GE Catalyst a také pro výrobu jeho generátorové turbíny. Tento stroj dokáže zajistit kolem 3500 otáček za minutu, takže může simulovat prostředí motoru. To je důležité například pro broušení křivky lopatek. Používají se zde brusné kotouče o průměru 610 mm, otáčejí se rychlostí 33–60 metrů za vteřinu a přesnost stroje je 25 tisícin milimetru. Tento stroj dostane v květnu sestru – vertikální brusku, která bude používaná pro statorové díly, které obrousí přímo na potřebném místě.“

Kromě GE Catalyst se ve zdejších halách vyrábějí všechny motory doslova od A do Z, zejména v současné době motor H80.

Kromě GE Catalyst se ve zdejších halách vyrábějí všechny motory doslova od A do Z, zejména v současné době motor H80.

Vedle vidíme pracovníka, který ručně brousí pro jiný motor lopatky, vyrobené z odlitku. „Součástí tohoto motoru je podobná vstupní skříň, jaká je součástí GE Catalyst,“ vysvětluje Radek Hluchý. „Je vyrobena z hliníkových slitin a odlitek je následně obráběn a doleštěn. Na motoru GE Catalyst je však právě tato část vytvořena pomocí 3D modelování.“

Prvotní výkovek čekají obráběcí procesy či různé speciální úpravy.

Nový motor Advanced Turboprop (ATP), dnes s názvem GE Catalyst, o výkonu 1 240 koní na hřídeli patří do rodiny turbovrtulových motorů v rozmezí výkonu od 1 000 do 1 600 koní, určených pro trh BGA. Za použití 79 nových technologií nabízí tento motor celou škálu vyspělých postupů, nesrovnatelně větší výkon a nebývalou efektivitu.

Motor dosahuje bezkonkurenčního poměru stlačení kompresorem 16:1, který mu umožňuje dosáhnout o 20 procent nižší spotřeby paliva a o 10 procent vyšší výkon při cestovní rychlosti, a to ve srovnání s konkurencí v téže velikostní třídě. Se čtyřmi tisíci letovými hodinami nabízí o 33 procent delší časový interval mezi generálními opravami, než jakého jsou schopni dosáhnout jeho největší konkurenti.

Jde o první turbovrtulový motor ve své třídě, který má dva stupně s variabilními statorovými lopatkami a vysokotlakým chlazením turbínových lopatek. Zúročuje postupy, osvědčené při provozu velkých komerčních motorů a zkušenosti nabyté během více než 1,3 miliardy nalétaných hodin. S využitím moderní 3D-aerodynamiky, zdokonalených materiálů a metody chlazení turbín mohou tyto motory nabídnout výrazně vyšší efektivitu provozu, větší výkon a delší životnost než ostatní motory v této kategorii.

Hana Janišová

hana.janisova@mmspektrum.com

Reklama
Vydání #4
Kód článku: 180448
Datum: 11. 04. 2018
Rubrika: Servis / Reportáž
Autor:
Firmy
Související články
Zcela jiné možnosti s aditivními technologiemi

Nadnárodní společnost General Electric napříč všemi svými dceřinými společnostmi neustále prohlubuje obrovské know-how. Vlastní zkušenosti s vývojem aditivně vyráběných částí zejména pro potřeby leteckého průmyslu přesahující již dvě dekády daly podnět ke vzniku zákaznického centra. GE Additive otevřela v roce 2017 zákaznické centrum (Customer experience center – CEC) kousek od Mnichova, kde firmám nabízí pomoc s nelehkými začátky s aditivními technologiemi.

Strojírenské fórum 2018: Zaměřeno na nové technologie a materiály

Příběh pátého ročníku Strojírenského fóra se začal psát 10. května 2018 na půdě Fakulty strojního inženýrství VUT v Brně konferencí na téma moderní výrobní technologie a materiály s důrazem na aditivní výrobu z velké části kovových materiálů a na inovativní aplikace kompozitních materiálů. Na sto účastníků z řad výrobní a akademické sféry vyslechlo na 13 přednášek a následně v pozdních odpoledních hodinách se větší část z nich odebrala na exkurzi po šesti VaV pracovišťích zaměřených na nové technologie. Plný den poznání a nových setkání. Pojďme se k němu vrátit fotoreportáží.

Czech Space Week 2018

Suchý zip, aku nářadí, družicové navigační systémy. To jsou ty nejznámější příklady využití kosmických technologií v běžném životě. Jak kosmické technologie ovlivňují a do budoucna ještě mohou ovlivňovat běžný život každého z nás, ukázal Czech Space Week, týden plný akcí pro odbornou a širokou veřejnost, který se konal v Praze a v Brně ve druhém listopadovém týdnu.

Související články
Cíle a píle jsou tím, co mě žene stále kupředu

Martin Šula, majitel společnosti MSR Engines, založené roku 2004, vyrábí motorizovaná surfovací prkna JetSurf. Zajímavé na tomto projektu je, že úplně všechno vzniká v Brně – Střelice, kam se firma nastěhovala před dvěma lety. Tak se podařilo zvýšit plánovanou kapacitu na 1 500 výrobků ročně. Ale hned první rok zde vyrobili 1 200 surfovacích prken. Firma už ale přistavěla další objekty a hodlá se rozšiřovat i nadále.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Názorové fórum odborníků

Na tomto místě budeme pravidelně přinášet názory odborníků k tématům, která se objeví v aktuálním vydání MM Průmyslového spektra. V dubnovém vydání jsme zástupcům vysokých škol a firem položili následující otázku:

Jak se transferuje know-how

„Pokud někde postavím pět strojů a budou z nich padat šrouby, které budu odesílat do zahraničí, tak to je samozřejmě jiná přidaná hodnota, než když vybuduji vývojové centrum, kde mám devadesát procent vysoce sofistikovaných pozic, spojené s výrobním závodem,“ říká programový ředitel GE Aviation pro Českou republiku Milan Šlapák, který poskytl redakci MM Průmyslového spektra rozhovor.

EBM - průlomová technologie výroby exponovaných součástí

Tvarově složité součásti přímo z výchozích materiálů. Vysoká produktivita. Kvalitní struktura. Výborné mechanické vlastnosti. Redukovaná zbytková napjatost. Žádné opotřebené nástroje, upínací prvky. Různé materiály. Přímá tvorba montážních sestav. Sjednocení více součástek do jedné. Úspora energie, času, nákladů. Bez odpadu. Energeticky efektivní a ekologické. To je EBM!

Než obr dosedne

Dva hangáry – jeden obrovský, architektonicky unikátní, druhý menší, zbrusu nový a též architektonicky výjimečný. A u nich potřebné zázemí. To je velmi stručně řečeno dnešní podoba sídla plně české společnosti Job Air Technic, kterou jsme měli možnost navštívit v severomoravském městě Mošnov.

Největší událost ve světě technických textilií

V polovině letošního května se opět po dvou letech souběžně konaly dva
textilní veletrhy: Texprocess – mezinárodní veletrh strojů a zařízení pro textilní
průmysl a Techtextil – mezinárodní veletrh technických a netkaných textilií.
Po čtyři dny se veletržní a výstavní centrum ve Frankfurtu nad Mohanem stalo
jednou z předních mezinárodních platforem pro uživatele technických textilií
z nejrůznějších odvětví, ale také pro výrobce oděvů, módního oblečení,
čalouněného nábytku a kožených výrobků.

CIMT Peking, Část 2. Win Together

Podtitul veletrhu CIMT 2019 byl: 融合共赢 智造未来. Musíte uznat, že motto veletrhu je v této pro nás exotické podobě zahaleno značným tajemstvím. Dáte-li větu do automatického překladače, výsledná myšlenka zní: fúze a výhra. Jednoduchá slova, divný obsah - tento způsob nalezení významu věty opravdu není žádná výhra. Proto se o nápravu "ztráty v překladu" pokusíme v druhém vstupu z veletrhu, ve kterém se tentokrát podíváme i za technikou.

CIMT Peking, Část 1. Obecný pohled

V předvelikonočním týdnu se v Pekingu uskutečnil veletrh obráběcích strojů CIMT 2019. V asijském regionu se jedná o obdobu veletrhu EMO Hannover. A stejně jako EMO je velkou měrou národní výstava německé výrobní techniky, tak CIMT je převážně čínský. V tomto prvním vstupu se podíváme na letošní ročník trochu s odstupem, aniž bychom se zaměřili na konkrétní exponáty.

Strojírenské fórum 2019: Moderní výrobní technologie a materiály

V pořadí již šesté Strojírenské fórum, které je už tradičně platformou pro setkávání odborníků z oblasti výroby i souvisejících oborů, se odehrálo 27. března. Tentokrát se místem konání staly architektonicky nadmíru zajímavé prostory Strojní fakulty Technické univerzity v Liberci.
Důvodem, proč bylo zvoleno právě toto místo, však nebyla architektura, ale téma setkání – Moderní výrobní technologie a materiály. TUL je totiž vyhlášeným místem, kde moderní technologie, jejich výzkum i užití, byly a jsou jednou z hlavních priorit.

Obráběčská obec se opět sešla v Plzni

Katedra technologie obrábění Fakulty strojní na ZČU v Plzni slaví letos 50. výročí od založení. K této příležitosti, mimo jiného, s Techmania science center a s partnery pořádala začátkem roku již osmý ročník úspěšné mezinárodní konference Strojírenská technologie - Plzeň 2019. Konference se nesla v duchu témat z oblasti metrologie, zabezpečování jakosti ve strojírenské výrobě, trendů technologie obrábění, nástrojů a řezných materiálů, technologické přípravy výroby a projektování, automatizace a dalších. Doplněna byla o doprovodný program věnující se problematice 3D kovového tisku.

Nový hangár pro údržbu letadel na ruzyňském letišti

Společnost Czech Airlines Technics (CSAT), což je dceřiná společnost Letiště Praha, která má na starosti údržbu a oprav letadel, otevřela na letišti v Praze-Ruzyni nový hangár určený pro traťovou údržbu letadel. Při té příležitosti uspořádala tiskovou konferenci s následnou prohlídkou nového i stávajícího hangáru.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit