Pronti, partenza...laser!

Avviata la produzione in additive per il motore Catalyst nella nuova area di Brindisi, risultato di una collaborazione intercontinentale che sta rivoluzionando il modo di lavorare in fabbrica.

luglio 2019

È tutto pronto nell’incantevole angolo di Puglia chiamato Salento. Nel mese di luglio, la seconda fabbrica di additive manufacturing Avio Aero ha ufficialmente cominciato la produzione delle parti del nuovo motore Catalyst per l’aereo leggero Cessna Denali tramite stampa 3D.

La nuova area additive di Brindisi, specializzata nella tecnologia produttiva additive di fusione di polvere metalliche tramite fasci laser (tecnicamente nota come DMLM, Direct Metal Laser Melting), fu inaugurata lo scorso 22 dicembre 2018. Alla cerimonia del taglio del nastro - dopo 6 mesi di lavori strutturali che hanno trasformato completamente il vecchio capannone industriale in una fabbrica futuristica - hanno partecipato tantissimi dipendenti di Brindisi.

All’interno di quest’area si produrranno fino a 10 componenti del GE Catalyst, il cui primo volo è previsto per la fine del 2019: si tratta del primo motore turboelica al mondo con quasi il 30% delle sue parti metalliche interne stampate in 3D. A Brindisi, si è già cominciato seriamente a lavorare su tre di queste dieci componenti in additive, un numero che col trascorrere dei mesi crescerà tanto quanto quello delle macchine DMLM di GE Additive-Concept Laser.

Attualmente, la nuova area impiega circa 12 persone, tra operatori, ingegneri di produzione, “ designer for additive” ed esperti di materiali per il processo. Queste sono guidate da un Additive Manufacturing Leader, Dario Mantegazza: “a tendere il numero di persone che formano il nostro team raddoppierà e, per quando saremo a pieno regime produttivo, prevediamo volumi oltre i 300 motori l’anno”.

A production meeting inside the large room on the Brindisi additive shop floor

Mantegazza, prima di tagliare il nastro inaugurale della nuova area salentina, ha ricoperto ruoli di crescente responsabilità e imparato tutto sull’Electron Beam Melting(EBM) - l’altra tecnologia additive basata su un fascio di elettroni per la fusione della polvere - presso lo stabilimento di Cameri (Novara), dove si producono le pale turbina del più grande motore commerciale al mondo, il GE9X

“Ai tempi di Cameri, facilitammo noi l’introduzione alla tecnologia EBM nel mondo GE, insieme all’apprendimento e affiancamento per l’industrializzazione”, spiega Mantegazza. “Mentre da un paio d’anni, stiamo noi imparando come ottimizzare e industrializzare la tecnologia DMLM: oggi siamo finalmente pronti ad applicarla in concreto sui primi prodotti.” L’interscambio tecnologico e operativo di cui parla Mantegazza è il fulcro della collaborazione tra i team italiani e quelli dell’Additive Technology Center (ATC), uno stabilimento ultra-moderno nato nel 2015 a circa 10km dagli headquarters mondiali di GE Aviation a Evendale (Ohio, USA).

L’ATC è un centro completamente dedicato alla tecnologia che ha stravolto i paradigmi tradizionali della produzione industriale, come della progettazione meccanica. Circa l’85% dei prodotti trattati all’ATC è destinato al settore dell’aviazione: “attualmente lavoriamo su prodotti che appartengono a circa 10 programmi aerei militari e civili, tra questi ultimi i più nuovi e avanzati come LEAP, GE9X e GE Catalyst ovviamente. Oltre alla produzione, qui lavorano team di Digital IT, R&D e Ingegneria” racconta Antroine Townes, Plant Leader del centro avanguardistico di GE Additive.

Antroine Townes on the right with Andrew Hamer on the left

All’interno dell’ATC si sviluppano i processi di produzione in additive sia tramite tecnologia DMLM sia tramite EBM, per clienti interni (come i business di GE a livello globale) e ovviamente per clienti esterni. E allo stesso tempo si esplorano le potenzialità della nuova tecnologia in termini di applicazioni, materiali e capacità digitali (le macchine additive sono digitali dalla nascita, predisposte a generare, elaborare e trasmettere dati). Visitare l’ATC è come fare un salto in avanti nella dimensione temporale industriale di circa 10 anni. 

Townes, inoltre, conosce bene Mantegazza sin dalla prima volta in cui il collega italiano mise piede all’ATC, a inizio 2018. “La nostra collaborazione è partita due anni fa e in totale durerà circa cinque anni” racconta Townes. “È un beneficio assolutamente reciproco: scambiamo conoscenza e nutriamo fiducia l’uno nell’altro. Il nostro lavoro, nell’ambito del programma Catalyst, consiste nel trasferire la produzione di tutte le parti in additive, dall’Ohio a Brindisi. Siamo partiti con quelle più piccole e arriveremo alle più grandi. A quel punto Brindisi sarà autonoma e dedicata al Catalyst, e noi continueremo a occuparci di altri motori aerei che già possiedono parti in additive, e di quelli che ne possiederanno di nuove in futuro.”

Oggi a Brindisi ci sono 3 macchine DMLM già operative, oltre a due dedicate al post process (ovvero a tutte le operazioni accessorie alla produzione in additive come la rifinitura e pulizia dalla polvere metallica in esubero, che viene riutilizzata solitamente). Entro l’anno in corso tale parco macchine raddoppierà e, tra il 2022 e il 2023, Brindisi arriverà a pieno regime con altre 15 macchine DMLM operative.

An operator in Brindisi with a DMLM Concept Laser machine

Tra il 2022 e il 2023, Brindisi arriverà a pieno regime con più di 20 macchine DMLM operative, il team stima volumi di produzioni che superano i 300 motori all'anno.

"ATC è un partner fondamentale, un grande Lean Lab,” dice Mantegazza. “Per questo processo di trasferimento la nostra collaborazione con i colleghi americani, con Antroine, è quotidiana: solo così possiamo garantire la piena maturità dei prodotti che possono entrare in produzione a Brindisi. Senza dimenticare che in Italia, come Avio Aero, possiamo contare anche sull’attività di ottimizzazione industriale e sviluppo che seguono i nostri laboratori all’interno dell’università usando le stesse macchine Concept Laser, come ad esempio accade al TAL." 

In questo processo di scambio continuo, multidisciplinare tra Italia e USA, un ruolo chiave in ATC è quello dal Transition Leader che, nel caso di Brindisi, risponde al nome di Sandra Babylon. “Il programma motore in questione è nuovissimo, le sfide sono diverse e il contenuto tecnologico è altamente complesso, perché nessuno prima si è mai avventurato in questa impresa industriale” dice Babylon, il cui lavoro è garantire che il processo di transizione vada per il verso giusto, che i processi produttivi, la qualità e le forme combacino alla perfezione.

“Sin dal principio, tutte le persone di Avio Aero con cui ho lavorato mi sono sembrate molto motivate, desiderose di assimilare a fondo tecnologia e prodotto”, aggiunge Sandra Babylon, “l’esperienza di Cameri è certamente utile, ma a questo livello di innovazione, le soluzioni a problemi, e dunque le opportunità di imparare, sono continue”.

Cristina Napoli on the left and Dario Mantegazza on the right with the additive MFCTG team

"L'Additive manufacturing ti permette di pensare e trattare in modo completamente inedito non solo il design degli oggetti, ma anche i materiali con cui sono fatti"

Ed è forse questo aspetto, più di altri, quello che ha attratto Cristina Napoli che, prima di approdare in Avio Aero grazie al programma dedicato ai giovani ingegneri (GE Edison), si è laureata in Ingegneria Aeronautica e ha lavorato in Siemens e Magneti Marelli all’interno dei dipartimenti ingegneria e R&D. “Sono a Brindisi da 3 anni, dopo alcuni mesi nella sede centrale di Rivalta, e nel novembre del 2017 visitai per la prima volta l’ATC per occuparmi della transizione dal punto di vista dei materiali e apprendere tutto lo scibile sul processo.” 

In quel momento, Cristina affrontava la sua prima esperienza di fabbrica in assoluto. “Inizialmente approcciai in maniera abbastanza incosciente, per me rappresentava quasi una scommessa: non avevo nessun’idea del lavoro che stavo per fare e, per di più, entravo nel mondo della produzione attraverso una tecnologia totalmente nuova rispetto a quelle tradizionali. Infatti, l’additive ti permette di pensare e trattare in modo completamente inedito non solo il design degli oggetti, ma anche i materiali con cui sono fatti. Ovvero ciò di cui mi occupo direttamente a Brindisi: i materiali nell’additive sono fondamentali, e per il GE Catalyst usiamo fino a quattro tipi di leghe metalliche diverse.”

Cristina Napoli dunque è una Material Expert in the Shop: è l’ingegnere che collabora (direttamente in fabbrica) con altri ingegneri di produzione, tecnici di laboratorio e operatori di macchine DMLM come responsabile del controllo e ottimizzazione delle polveri metalliche usate nella stampa 3D. “In questo modo si impara molto di più, si va oltre il classico immaginario dell’ingegnere incollato a uno schermo, si esce dall’individualità e si interagisce con tutti” aggiunge la giovane professionista.

Paolo Volpe MFCTG Engineer at Brindisi with Cristina Napoli and the first parts in additive they started to 3D print

La rivoluzione dell’additive manufacturing infine non è solo tecnologica, industriale, geometrica, ma influisce notevolmente sul modo, più virtuoso, in cui si lavora e sulle competenze dei lavoratori a ogni livello che evolvono. “La consapevolezza delle capacità che offre l’additive sta crescendo sempre più”, conclude Mantegazza, “gli operatori sono anche manutentori con capacità di programmazione digitale aumentate, la sinergia nella gestione della fabbrica migliora di gran lunga e la squadra di lavoro intreccia le abilità individuali di continuo. EBM e DMLM non sono tecnologie in competizione, anzi ognuna ha dei vantaggi esclusivi. E il bello è che non li abbiamo ancora scoperti tutti.”

Cover image is courtesy of GE Aviation Czech - CVUT

AUTHOR

Yari Bovalino