Inovação na fabricação de câmaras de combustão reduz 50% do tempo e 20% do peso com Farsoon FS273M Metal LPBF – Caso Chengli Aviation

Introdução

A eficiência de motores aeronáuticos depende diretamente do desempenho térmico e estrutural de suas câmaras de combustão. Nessa aplicação crítica, a Chengli Aviation, líder chinesa em sistemas de combustão e injeção de combustível, adotou a tecnologia Farsoon FS273M Metal LPBF para reinventar o modo de fabricar seus tubos de chama (“flame tubes”) — componentes submetidos a temperaturas e pressões extremas.

O resultado foi expressivo: redução de 50% no tempo total de produção, 20% no peso do componente, eliminação de múltiplas etapas de soldagem e aumento significativo da precisão e confiabilidade térmica. A mudança consolidou a Farsoon FS273M como uma solução industrial de referência em manufatura aditiva metálica para o setor aeroespacial.

Flame tube aeroespacial impresso com Farsoon FS273M

Desafios

Os tubos de chama são o “coração” da câmara de combustão. Neles ocorre a mistura e ignição do combustível, que deve produzir fluxo de gases uniforme para alimentar as turbinas. As condições de operação são extremas — temperaturas superiores a 1.000 °C, gases corrosivos e fluxo pulsante — e exigem materiais de alto desempenho e geometrias precisas.

A Chengli Aviation enfrentava desafios específicos:

• Complexidade geométrica: centenas de furos de ar primário, secundário e de diluição, impossíveis de usinar de forma econômica.

• Processo fragmentado: nove peças distintas precisavam ser cortadas, dobradas e soldadas, aumentando o risco de falhas.

• Controle dimensional crítico: qualquer variação na espessura da parede ou na posição dos furos alterava o padrão de combustão.

• Ciclos de produção longos: semanas de fabricação, inspeção e montagem para cada conjunto.

• Taxa de rejeição elevada: as soldagens múltiplas geravam tensões e microfissuras, reduzindo a vida útil da peça.

  
  

A combinação desses fatores limitava a capacidade de inovação e comprometia a eficiência do motor. Era necessário um método que combinasse design livre, precisão micrométrica e repetibilidade industrial.

Abordagem e Processo

A Chengli Aviation escolheu a plataforma Farsoon FS273M Metal LPBF, a nova geração do sistema médio da Farsoon, desenvolvida para unir alta produtividade, custo competitivo e liberdade de parâmetros abertos.

A parceria com a Farsoon permitiu otimizar todo o fluxo de desenvolvimento: da modelagem digital à validação funcional, passando por simulações térmicas e ajustes finos de parâmetros de laser.

Engenharia de Design

A equipe de engenharia redesenhou completamente o tubo de chama para manufatura aditiva, eliminando juntas e soldas. O modelo consolidou nove partes em um único corpo monolítico, com canais internos otimizados para fluxo de ar e zonas de resfriamento projetadas via análise CFD (Dinâmica dos Fluidos Computacional).

Além da otimização estrutural, o design passou a incluir micro furos de 0,5 mm, impossíveis de reproduzir por usinagem convencional, e variações locais de espessura para controle térmico.

Material e Parâmetros de Processo [Farsoon FS273M Metal LPBF]

O material selecionado foi a liga GH3536 (UNS N06002) — um superaloy à base de níquel reconhecido por sua excelente resistência à oxidação, corrosão e fluência sob alta temperatura. Utilizando a Farsoon FS273M Metal LPBF, a Chengli Aviation pôde ajustar:

• Densidade de potência e velocidade de varredura;

• Estratégias de sobreposição de camadas;

• Padrões de resfriamento e parâmetros de recoating;

• Tratamentos térmicos específicos pós impressão.

  
  

Esses ajustes foram essenciais para alcançar o equilíbrio entre resistência mecânica, microestrutura homogênea e acabamento superficial médio de 6 µm.

Manufatura com FS273M

A FS273M, equipada com duas fontes de laser de 500 W e sistema óptico digital de foco dinâmico, proporcionou um aumento de até 100% na taxa de construção em comparação ao modelo anterior FS271M. A base pré-aquecida e o sistema de filtração prolongada garantiram estabilidade térmica e repetibilidade durante longas impressões.

Além disso, o novo recoater e o controle de sinal de comunicação aprimorado asseguraram deposição uniforme do pó metálico, reduzindo o risco de falhas de camada e promovendo qualidade consistente em toda a altura de 355 mm do volume de construção.

Detalhe da geometria interna do tubo de chama produzido pela Farsoon FS273M

Resultados e Métricas

O uso da Farsoon FS273M Metal LPBF gerou ganhos comprovados em desempenho, produtividade e sustentabilidade industrial:

• Redução de 50% no ciclo de produção: a impressão direta de peça única substituiu etapas de corte, dobra, soldagem e inspeção.

• Redução de 20% no peso total: menor massa resultou em eficiência térmica e menor consumo de combustível.

• Aumento de 100% na taxa de fabricação: graças à configuração de duplo laser e controle de recoating aprimorado.

• Precisão geométrica superior: variação dimensional < ±0,05 mm em furos e paredes finas.

• Rugosidade média de 6 µm: reduzindo polimento e pós processamento.

• Taxa de sucesso de impressão > 95%, com controle total de parâmetros.

• Confiabilidade térmica comprovada: o tubo passou por testes de combustão contínua sob temperaturas superiores a 1.000 °C.

  
  

Além dos resultados quantitativos, o projeto consolidou uma metodologia de engenharia digital, conectando design, simulação e manufatura dentro do mesmo ciclo de desenvolvimento.

Solução Utilizada

• Produto: Farsoon FS273M

• Tecnologia: Metal LPBF (Laser Powder Bed Fusion)

  
  

Aplicações típicas

• Câmaras de combustão, bicos de combustível e rotores de turbina;

• Moldes industriais com canais de refrigeração internos;

• Componentes de alta temperatura para energia e defesa;

• Protótipos funcionais e pequenas séries de peças metálicas certificadas.

  
  

Especificações essenciais

• Volume útil: 275 × 275 × 355 mm

• Lasers: 1×500 W ou 2×500 W

• Velocidade de varredura: até 15,2 m/s

• Peso líquido: ~2.200 kg

• Sistema óptico F-theta ou foco dinâmico

• Base pré-aquecida, recoater robusto e contêineres removíveis

• Sistema de filtração integrado de longa duração

• Parâmetros abertos para calibração e otimização livre

Impressora 3D metálica Farsoon FS273M Metal LPBF

Operação e Impacto no Negócio

Com a adoção da Farsoon FS273M Metal LPBF, a Chengli Aviation conseguiu expandir sua capacidade técnica e competitividade industrial:

• Redução de lead time de semanas para dias;

• Corte de custos diretos com retrabalho e montagem;

• Melhoria da qualidade com rastreabilidade total de parâmetros de processo;

• Produção sob demanda com menor estoque físico e digitalização completa do inventário;

• Avanço em certificações aeronáuticas, graças à consistência de dados e controle de qualidade automatizado;

• Sustentabilidade: redução de desperdício de material metálico e emissão de resíduos.

  
  

O projeto simboliza a transição da Chengli Aviation para um modelo de fabricação digital integrada, em que a Farsoon atua como parceira tecnológica estratégica.

Conclusão

O caso Chengli Aviation demonstra o potencial da Farsoon FS273M Metal LPBF como plataforma de produção industrial para o setor aeroespacial.

Mais do que um upgrade tecnológico, trata-se de uma mudança de paradigma na engenharia de motores: fabricação direta de peças críticas, com liberdade total de design, redução drástica de custos e prazos, e confiabilidade estrutural comprovada.