Limitless LEAP

Sono già mille i motori assemblati, a giusto due anni dall’entrata in servizio, per il programma che sta stracciando ogni record e mettendo alla prova i team di produzione in Italia e Polonia.

luglio 2018

Forse non tutti sanno che il nome del nuovo motore turbofan record di vendite di  CFM International (la  joint venture tra  GE Aviation e  Safran Aircraft Engine che dura da 44 anni) - il LEAP - è in realtà un indovinato acronimo che sta per: Leading Edge Aviation Propulsion. Mentre, probabilmente, più persone avranno appreso la notizia del primissimo volo di linea di questo motore nell’agosto del 2016, a bordo di un Airbus 320 di Pegaus Airlines in viaggio da Istanbul ad Antalya. Si trattava della  versione LEAP-1A, cui si aggiungono le versioni 1C e 1B, che motorizzano aerei di linea (cosiddetti narrow-body, con corridoio singolo per il corto-medio raggio) in grado di trasportare da un minimo di 100, a un massimo di 280 passeggeri.

Acronimo indovinato dunque, perché il LEAP presenta le tecnologie più avanzate dell’industria aeronautica, come: pale del fan in fibra di carbonio composita stampate in 3D, materiali leggeri per componenti (ad esempio il TiAl, superlega di titanio e alluminio), progettazione aerodinamica in 3D. Tecnologie che garantiscono al successore del  diffusissimo CFM56 una riduzione del consumo di carburante del 15%, delle emissioni di CO2,  e di quelle di monossido di azoto (NOx).

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Nato esattamente 10 anni fa, il LEAP ha registrato sensazionali record commerciali che si traducono, alla data attuale, in oltre 15.250 motori ordinati da più di cento compagnie nel mondo e in 1.5 milioni di ore di volte conseguite già alla fine di giugno. L’eco industriale di questi strabilianti numeri risuona nel traguardo dei mille motori prodotti, raggiunto dopo appena due anni dall’entrata in servizio e celebrato all’ultimo Salone Internazionale di Farnborough.

Parlando di produzione, l’assemblaggio finale delle tre versioni del motore LEAP avviene negli stabilimenti Safran Aeroengine di Ville Roche (Francia) e in quelli GE Aviation di Durham (NC) e Lafayette (IN). Avio Aero, in Italia e Polonia, ha la responsabilità della progettazione e  fabbricazione di diverse parti della turbina di bassa pressione per tutte le versioni del motore: i dischi del quinto stadio sono prodotti a Rivalta, i casing esterni realizzati a Brindisi, le pale statoriche prodotte negli stabilimenti di  Bielsko Biala e Pomigliano, nell’ultimo si produce anche l’avanzata camera di combustione.

Questo poderoso avvio produttivo ha determinato un’estesa, e avanzata, innovazione dei processi: a Brindisi, nel 2017, sono state installate  le 4 nuove linee intelligenti per realizzare il casing del motore e, più recentemente, nello stabilimento di Rivalta di Torino, un ulteriore investimento da 15 milioni di euro ha permesso l’installazione di una avanzatissima linea per la produzione dei dischi turbina. All’interno di questa linea altamente automatizzata, cinque macchinari che eseguono tre tipologie di lavorazioni diverse: per realizzarla è servito il lavoro congiunto e inter-funzionale di cinque team (il centro d’eccellenza Componenti Rotanti, Tecnologie Industriali, Ingegneria, Sourcing e Facilities). Un lavoro durato diversi mesi, vista la notevole complessità dell’impianto, con lo scopo di selezionare, progettare e garantire l’affidabilità della linea che nel febbraio del 2018 ha prodotto il primo disco.

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Damiano Mazzotta, Leader del CoE Componenti Rotanti a Rivalta, ripercorre le tappe di questa grande sfida tecnologica, avviata con l’obiettivo di andare incontro al vertiginoso aumento dei volumi: “nel giro di quattro anni siamo passati da poche decine di unità a mille dischi prodotti alla fine di maggio, con previsioni che prospettano 1.900 motori nell’anno 2019 e oltre duemila nel 2020. In questo scenario, ci siamo inoltre posti ambiziosi traguardi di riduzione dei costi  e dei tempi di produzione”.

Il progetto per la nuova linea torinese è partito nel 2015: in quel momento emerse la necessità di automatizzare la produzione dei dischi. “La nuova cella è stata ideata per essere flessibile, grazie a un sistema FMS (Flexible Manufacturing System), composto da 3 torni-fresa collegati da un trasportatore di parti automatico e intelligente, proprio come quello di Brindisi.”

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Infatti come nello stabilimento salentino, anche a Rivalta supervisori e operatori sono in grado di programmare tutte le operazioni e lavorazioni su ogni singolo disco e pure di automatizzarle, perché le macchine si muovono ed eseguono lavorazioni o cambi utensile, come la gestione logistica delle singole parti secondo le impostazione ricevute dal personale che le controlla tramite il software centrale. “È questa flessibilità che ci ha permesso di ridurre notevolmente il tempo di attraversamento”, continua Mazzotta, “Questa forte capacità d’automazione libera l’operatore da attività senza valore aggiunto, gli consente di realizzare sfidanti obiettivi di costo del prodotto, quindi fornisce a tutto il nostro business una forte competitività. Ad esempio, sistemi di misura integrati nel software permettono di controllare il disco sia durante sia alla fine della lavorazione, grazie ad analisi e verifiche dirette sulla parte, un importante miglioramento per la qualità.” La flessibilità ottenuta dalla linea di Rivalta permette una progressiva espansione: entro l’anno si prevede infatti l’aggiunta di un quarto macchinario e il completamento, nel 2020, con l’installazione del quinto.

Se la crescita commerciale del LEAP pare non conoscere sosta, la flessibilità industriale di Avio Aero è pronta a rispondere a futuri incrementi dei volumi: ad esempio, coi nuovi investimenti previsti ancora nello stabilimento di Brindisi, dove il primo case in assoluto di un motore LEAP venne prodotto e spedito nel gennaio 2016. Da allora, il ritmo con cui sonno cresciuti i volumi di produzione nello stabilimento salentino è passato dal 200% a oltre il 500%. “Attualmente, dalle nostre quattro linee intelligenti collegate al  sistema digitale Smartshop escono 23 case del LEAP alla settimana” dice Fabio Galasso, che ha lavorato a stretto contatto con Mazzotta e a Brindisi, nel centro Frames & Cases, guida la programmazione industriale anche per il programma  GEnx e per le  turbine LM.

La filosofia di lavoro condivisa dal team di Galasso, prevede che tutti i membri sappiano gestire e seguire tutte le lavorazioni previste dai cicli produttivi dei casing. A Brindisi, infatti, dopo Smartshop è entrata in uso l’altra applicazione digitale, diffusa in tutti i reparti produttivi dell’azienda, per tracciare ogni singola lavorazione subita da una  parte,   l’e-vouchering. “Il  sistema digitale Smartshop a Brindisi non gestirà più solo le nuove linee LEAP, ma entro l’anno saranno collegate anche tutte le 48 macchine presenti” aggiunge Galasso.   Gli investimenti a Brindisi permetteranno non solo di potenziare il LEAP con due nuove macchine, ma nell’edificio adiacente al grande centro Frames & Cases arriveranno fino a 12 nuovi grandi macchinari per il gigantesco motore di nuova generazione   GE9X.

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La produzione di pale statoriche per turbine aeronautiche di bassa pressione, unisce il centro Airfoils di Avio Aero a Pomigliano (Napoli) e lo stabilimento di Bielsko Biala (Polonia) sotto diversi punti di vista: specialità produttiva e di design, collaborazione e scambio di competenze tecnologiche. Tra i programmi principali di cui si occupano i due team di manufacturing  spicca ovviamente il LEAP, sin dal 2015: “LEAP ha cambiato totalmente la nostra idea di produrre, abbiamo voluto ottimizzare e semplificare la produzione, evitare le perdite di tempo, realizzando quindi celle in cui gli operatori eseguono fino a 7 lavorazioni diverse e applicando principi di Lean Manufacturing”. Così Wojciech Korczyk, Responsabile Tecnologie di Produzione del sito polacco  introduceva le celle iper-tecnologiche, dotate di robot ed elettronica gestita tramite un’interfaccia computerizzata da ogni operatore.

La comunanza e collaborazione tecnico industriale italo-polacca, infatti, si ripropone anche nell’utilizzo della robotica avanzata, per la produzione delle pale del LEAP, come confermato da Nicola Trey, Assets, Investments & Machinery Manger: “Tre aree della nostra fabbrica sono dedicate alle pale statoriche del terzo, quarto e quinto stadio, 18 impianti in totale; l’aiuto robotico che abbiamo introdotto, è leggermente diverso da quello di Bielsko, si tratta di una apparecchiatura meno complessa, ma che mira ugualmente all’efficienza. L’abbiamo adottata nelle celle LEAP, dopo averla testata con successo per la produzione del GEnx”. In effetti, diversamente dal braccio robotico polacco, a Pomigliano, accanto alle macchine di rettifica del LEAP è stato installato una sorta di elegante armadio bianco con finestre rettangolari, al cui interno un braccio robotizzato trasporta attrezzature tra l’area di lavoro e quella di carico, e che è in grado di gestire, attraverso una interfaccia intuitiva, la coda delle lavorazioni impostate direttamente dagli operatori.

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Lo stabilimento partenopeo, però, è anche sede del principale centro Avio Aero per design e produzione di camere di combustione, cuore fiammante di un motore aereo. Dalla fabbrica, lo scorso marzo 2017, è uscito il primo combustore del LEAP e oggi se ne producono 12 alla settimana. “Puntiamo ad arrivare a 15 alla settimana entro l’anno, a 25 nel 2019: è  un prodotto complesso, per la sua geometria e unicità, oltre che ovviamente per l’eccezionale domanda” dice Emanuela Genua, responsabile del Mission Based Team dedicato alla produzione del LEAP nel centro Combustors, fin dal principio in collaborazione col team statunitense di GE Aviation a Terre Haute (Indiana), altro centro specializzato nella produzione del combustore. “Siamo entrati nel programma proprio nel momento di piena dei volumi, abbiamo sfidato il tempo costruendo un team numeroso, accompagnato da figure come gli Engineers-in-the-shop (ingegnere in fabbrica, ndr.) che connettono il progetto alla lavorazione meccanica, abbiamo molti sotto-componenti e tantissimi fornitori sparsi per il mondo”. Il design del combustore è in capo  all’Engineering Design Center di Varsavia, che nella rete di collaborazione ingegneristica di GE Aviation in Europa si interfaccia con i team di ingegneri Avio Aero per gestione della produzione e miglioramento continuo. Giacinto De Taranto è proprio uno degli  Engineers-in-the-shop a Pomigliano e, a proposito dell’unicità di questo componente, dice che “la forma dei fori che ricoprono la parte circolare esterna e il fatto che sia disegnato con una doppia parete sono le innovazioni principali”. In particolare, aggiunge che “la doppia parete rappresenta un vantaggio in termini di raffreddamento, grazie a questi particolari fori sulla superficie circolare esterna del combustore che cinge la vera camera di combustione, nella quale si genera la fiamma e le temperature sono elevatissime.” De Taranto ha lavorato con il team di Avio Aero responsabile della progettazione del  combustore del GE Catalyst, che presenta la medesima “doppia parete”.

Nell’edificio dedicato al combustore LEAP - tra grandi macchine avanzate, camere anulari e parti circolari che somigliano a sofisticate ciambelle metalliche - l’attenzione è catturata da una grossa cabina con il leggendario logo GE, dedicata ad analisi a raggi-X delle camere di combustione una volta saldate, ovvero dotate della classica forma circolare. Biagio Caccia, lavora su questa macchina: “è di ultima generazione, uguale a quella usata a Terre Haute e permette di ottenere radiografie in pochi minuti rispetto alle tradizionali macchine a raggi-X disponibili, eseguendo un controllo accurato della qualità con l’immagine proiettata in tempo reale sugli schermi”. E così, il LEAP potrà contare anche sulla crescente digitalizzazione delle fabbriche.

AUTHOR

Yari Bovalino

Anna Zovetti