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Il LEAP secondo Avio Aero

È quasi tutto pronto per l’entrata in servizio di tutte le versioni del motore LEAP: il propulsore di nuova generazione che presenta avanzatissime tecnologie e materiali (tra i quali il rivestimento 3D del fuel nozzle, così come le pale e del case del fan in fibra di carbonio, il combustore Twin-Annular e le pale della turbina di bassa pressione in TiAl). Il LEAP-1A è ormai già operativo sulla famiglia di Airbus A320neo, il volo inaugurale lo effettuò la turca Pegasus Airlines lo scorso agosto da Istanbul ad Antalya. Il LEAP-1C (gemello del LEAP-1A, progettato per l’aero cinese COMAC C919) ha ottenuto le certificazioni EASA e FAA lo scorso mese di dicembre e a brevissimo sarà pronto al decollo commerciale, così anche la versione -1B, che motorizza il nuovissimo Boeing 737 Max, ha brillantemente superato le fasi di certificazione l’anno scorso ed è pronto per l’entrata in servizio.

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Si fa presto a capire perché questo programma sembra dunque “nato con la camicia”, con oltre 12mila ordini già inoltrati da parte di oltre 100 aerolinee sparse nel mondo, e un conseguente massiccio impegno produttivo che prevede volumi giganteschi: oltre 500 motori nel 2017, che diventeranno 1100 nel 2018 e addirittura 2000 entro il 2020.

CFM, la joint venture tra Snecma e GE, già attraverso il CFM56 (best seller dell’aeronautica civile mondiale) è un cliente di alto profilo per Avio Aero, che si è impegnata al massimo nella fase di sviluppo per questo NPI (new product introduction) ed è pronta a raccogliere la proibitiva sfida produttiva in ogni stabilimento, secondo la specialità tecnologica di ciascuno di essi.

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Il programma LEAP negli stabilimenti Italiani attraversa tutto lo stivale e arriva fino al nostro centro d’eccellenza polacco di Bielsko Biala dove si producono i nozzles della turbina di bassa pressione e le pale turbina statoriche per gli stadi 3, 4 e 5 su tutte e 3 le versioni del motore (LEAP-1A, -1B e -1C).

Per tutte queste componenti siamo proprietari del design come dei processi tecnologici adottati per produrle, tra cui spicca la tecnologia EDM (electrode dicharge machine): questa permette notevoli riduzioni del tempo di attraversamento macchina, un incremento significativo della qualità nonché benefici legati ai costi. 

In Italia si può dire che la sfida ad elevato tasso di complessità - al di là dell’altissimo impegno per i volumi richiesto ad ogni singolo stabilimento di Avio Aero - tocca al centro di prodotto Combustors & Structures di Pomigliano: per la prima volta nella storia di questo centro di eccellenza, che ha realizzato sistemi di combustione (o componenti delle stesse) per celebri motori civili come il SaM146, il CFM56, il PW800 e PW308, verrà prodotto un intero modulo combustore con l’innovativa camera a doppia parete (Twin-Annular) esclusiva per il LEAP. Questa camera è quindi composta dalle classiche componenti interne ed esterne (inner e outer liner) che diversamente dal solito, però, presentano ciascuna due parti assemblate insieme invece di venire forgiati in un solo componente cilindrico (come esemplifica la gif animata).

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Non solo, anche le pareti della camera di combustione presentano un’innovazione unica: si chiama shaped cooling holes e i fori qui presenti hanno una forma molto particolare, non convenzionale.

Il modulo combustore è composto da circa 27 parti assemblate, delle quali poco meno di 10 sono realizzate interamente nella fabbrica napoletana. “Inner e outer liner, insieme al dome attraverso cui passa la fiamma” ci ha raccontato Emanuela Genua, Manufacturing Engineer del centro di eccellenza, “sono di sicuro le parti tecnologicamente più avanzate e complesse su cui lavoriamo e forse su cui abbiamo mai lavorato, usando processi come la foratura laser, la plasmatura oltre a circa sei nuovissimi processi introdotti in officina tra i nostri operatori specializzati”.

Oltre al modulo combustore, in questo centro d’eccellenza si realizza anche il seal (anello di giunzione tra modulo combustore e modulo turbina.

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“Consegneremo il primo combustore per il LEAP-1A, versione sulla quale ci concentreremo per tutto l’anno, partendo poi verso la fine del 2017 con le prime consegne della versione -1B” ha commentato il nuovo leader del centro d’eccellenza Combustors & Structures, Giovanni Ferrara. “Stiamo lavorando senza sosta per questa sfida e ci stiamo prendendo gusto: investendo in nuovi macchinari e celle produttive dedicate, usando modelli avanzati di lean manufacturing, ripartendo maggiori di volumi di lavoro tra i team del centro e qualificando ogni nuovo processo tecnologico sviluppato dai nostri ingegneri”.

L’apporto delle sedi nel Sud Italia al programma LEAP è davvero significativo, lo testimoniano le attività del centro Frames & Cases di Brindisi. Nello scorso marzo 2016 raccontammo l’ingente investimento tecnologico partito con la costruzione della prima cella automatizzata per la produzione dei case della la turbina di bassa pressione (per entrambe le versioni -1A/-1C e -1B) in superlega metallica a base di nichel.

Oggi l’area dedicata al programma LEAP nel centro brindisino ha arricchito il potenziale tecnologico, e non ha ancora finito di farlo: “attualmente – spiega Giacomo Visaggio, Manufacturing Engineering Manager di Avio Aero Brindisi - sono già operative 2 celle (per un totale di 12 macchine utensili) mentre procedono i lavori per le fondamenta e l’installazione di altre 2 celle, per un totale di 4 linee dedicate. La terza linea sarà completata ad aprile e la quarta a novembre 2017”.

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Le celle per il LEAP sono tecnologicamente avanzate, in grado di comunicare via wi-fi tra il software supervisore di linea e l’hardware, e presentano alta precisione e ripetibilità garantendo elevati standard qualitativi. In aggiunta, si sta lavorando affinché lo stesso software possa in futuro dialogare con la piattaforma Predix, segnando così ulteriori progressi in ambito Brilliant Factory. “A fine 2016 sono stati spediti 136 case del -1A/-1C in totale e 56 LEAP-1B, con una LOB (line of balance) per entrambe pari a 0. L’indice FTY (first time yield- il rapporto tra il numero di pezzi privi di difetti e il numero di pezzi totali prodotti in un dato periodo di tempo, ndr) è stato nel 2016 dell’87% per la -1A/-1C e del 92% per l’1B” conferma Damiano Mazzotta, Avio Aero Frames & Cases Leader. “E pensare che siamo solo all’inizio! Il 2017 presenterà una sfida incredibile: ci aspettano 600 case, praticamente 3 volte il numero di quelli prodotti nel 2016.”

Infine, negli headquarters di Rivalta di Torino produciamo i dischi per il quinto stadio della turbina di bassa pressione (LPT) nella configurazione LEAP-1A/-1C (che presenta complessivamente 7 stadi) e pure del

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quinto stadio nella configurazione -1B (complessivi 5 stadi). Inoltre produciamo le seal rotoriche e statoriche per tutte e tre le versioni: “le seal rotoriche appartengono all’HPT (installata tra i due stadi della turbina di alta pressione, HPT) e sono delle tenute che servono a ridurre le perdite di carico.

Operando per la stessa funzione, le altre 3 seal statoriche (una per la versione -1A/-1C e due per la -1B) si trovano a congiungere turbina di alta pressione con quella di bassa, formando dei supporti cuscinetti” ci ha spiegato Federico Bosio, Manufacturing Engineer a Rivalta.

Anche a Rivalta (che ha partecipato a diversi eccezionali lanci di produzione) il LEAP sta segnando record storici: “Oltre ad avere target di volumi e costi molto sfidanti, questo il LEAP presenta il più alto volumi per PN che abbiamo mai gestito” commenta Ezio Dadone, Senior Manufacturing Manager. “Anche qui abbiamo investito fino a 15 milioni di euro per celle dedicate”.

Oltre 250 tra ingegneri, tecnici e operatori in quattro siti produttivi, pronti per affrontare la sfida: senza alcuna esitazione, siamo Avio Aero!

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