C2I 2022: vincitore della tecnologia di produzione - Serpenti ovunque! - Kings Place, 90 York Wy, London N1 9AG, UK

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#Tendenze

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Evitare i tempi di inattività è una priorità per qualsiasi azienda metalmeccanica. E per Rolls-Royce plc, il cui pionieristico modello di business "power by the hour" si basa sulla disponibilità degli asset, la necessità di una tecnologia in grado di mantenere in funzione i motori a reazione e di evitare le interruzioni è da tempo uno dei principali fattori di innovazione.

L'ultimo strumento dell'azienda - vincitore della categoria tecnologia di produzione del premio C2I di quest'anno - rappresenta un progresso entusiasmante in questo settore in rapida evoluzione, che potrebbe essere vantaggioso non solo per il settore aerospaziale, ma anche per una serie di aree applicative in ambienti di difficile accesso.

Sviluppato grazie a una lunga collaborazione con i ricercatori dell'Università di Nottingham, il continuum robot è un serpente flessibile in grado di trasportare una serie di strumenti per eseguire processi avanzati all'interno di un motore a reazione senza doverlo rimuovere dall'ala. Rolls-Royce sostiene che il dispositivo è più adattabile, più destreggiante e più facile da controllare rispetto agli attuali dispositivi in situ disponibili in commercio (come i borescopes), che non hanno la portata e la destrezza necessarie per eseguire compiti impegnativi come la riparazione o la manutenzione dei componenti.

A cavallo tra discipline come la robotica, la meccatronica, la fotonica e l'integrazione di sistemi, il team che sta dietro a questa tecnologia ha portato avanti il concetto fino all'industrializzazione e ora sta lavorando con una serie di partner per fare il salto dal livello di preparazione tecnologica 6 alla piena commercializzazione.

Questi progetti includono COBRA (che ha visto lo sviluppo di un robot serpente lungo e sottile con un pacchetto di attuatori modulari); FLARE (un progetto che ha portato alla creazione di due serpenti robotici che lavorano insieme per effettuare riparazioni di rivestimenti in situ), CHIMERA (un robot semi-autonomo per l'ispezione di recipienti in pressione) e REINSTATE (che ha fatto progressi nell'attuazione, nel rilevamento e nel controllo avanzati). L'ultimo sistema, ha spiegato Norton, rappresenta "un sistema più scalabile, più robusto, più adattabile e più pronto per il campo rispetto ai progetti precedenti"

L'introduzione di questa tecnologia potrebbe avere notevoli vantaggi per il settore dell'aviazione civile. "L'allungamento dei tempi di permanenza in volo e la riduzione del numero di rimozioni non pianificate dei motori sono fondamentali per la sostenibilità del business" Inoltre, ha spiegato, presenta alcuni vantaggi convincenti rispetto ai metodi esistenti: "Sebbene oggi esistano strumenti convenzionali come i borescopes e i boreblender, che sono molto efficaci nel valutare lo stato di salute del motore e nel porre rimedio a problemi come i danni da corpi estranei al compressore, la disponibilità di strumenti robotizzati snake consentirà di svolgere un maggior numero di lavori in situ, di eseguire lavori in remoto o in autonomia e di intraprendere metodi di riparazione più complessi."

Norton ha aggiunto che tecnologie avanzate come questa sono in realtà essenziali per consentire ai sistemi di manutenzione di tenere il passo con i continui progressi della tecnologia dei motori. "Man mano che le architetture e i materiali dei motori diventano più complessi per migliorare l'efficienza dei consumi, la riparazione e la manutenzione di queste parti durante tutto il ciclo di vita diventa sempre più impegnativa. Solo grazie all'impiego di un sistema robotico a serpente, agile e pronto per il commercio, si potrebbero prevedere tali riparazioni in situ"

La natura tecnologicamente complessa del progetto ha richiesto, come è ovvio, alti livelli di collaborazione. "La tecnologia è complessa e sfaccettata (l'hardware robotico, il controllo e il software, lo strumento di ispezione e riparazione sulla punta)", ha detto Norton. "Il mio ruolo è quello di riunire le persone giuste con le giuste specializzazioni e di applicare il pensiero sistemico e la governance di progetto necessari per garantire il successo del progetto"

Al di là del progetto immediato, c'è stata anche un'ampia collaborazione con la rete di ricerca più ampia sullo sviluppo degli strumenti e dei processi che potrebbero essere utilizzati dal robot. "Questo include il lavoro con Metallisation sulla riparazione dei rivestimenti, OpTek sull'ablazione laser e Clifton Photonics sull'analisi della contaminazione", ha detto Norton. "Nei prossimi anni questi dispositivi finali miniaturizzati saranno sufficientemente maturi e pienamente convalidati per essere utilizzati all'interno di un motore aeronautico, offrendo ulteriori vantaggi a Rolls-Royce e ai suoi clienti"

Sebbene sia stata originariamente sviluppata per applicazioni di riparazione aerospaziale in situ, la tecnologia ha un potenziale in una serie di ambienti in cui l'accesso è limitato. Infatti, versioni del robot sono già state dimostrate con successo in settori quali il nucleare, le telecomunicazioni, le infrastrutture e persino la chirurgia. "Il team ha collaborato con utenti finali di altri settori, come il nucleare e il settore petrolifero e del gas...", ha dichiarato Norton. "Nel settore dello smantellamento nucleare, ad esempio, vi sono limitazioni nel tempo a disposizione degli operatori manuali per svolgere attività all'interno di ambienti pericolosi; grazie al progetto RAIN, finanziato dal governo britannico, il team di Nottingham ha sviluppato prototipi di serpenti di ispezione a guanto che possono essere azionati dall'esterno, aumentando così la produttività. Nel settore petrolifero e del gas esiste una rete di tubazioni e serbatoi di stoccaggio che devono essere periodicamente ispezionati e riparati, ma che non possono essere facilmente accessibili ai meccanici senza mettere fuori linea l'impianto; nell'ambito del progetto CHIMERA, il team ha collaborato con Forth Engineering and Metallisation per dimostrare un potenziale metodo di riparazione in situ utilizzando il serpente."

Il team del progetto è attualmente impegnato nell'industrializzazione del sistema e nella collaborazione con diverse aziende per garantire che la tecnologia abbia tutte le caratteristiche giuste per essere utilizzata sul campo. "Sebbene sia necessario un ulteriore lavoro di sviluppo nel corso del prossimo anno, si prevede che Rolls-Royce inizierà presto a utilizzare tali dispositivi per ispezioni complesse all'interno della rete globale, contribuendo così a mantenere in volo i motori a reazione e a ridurre le interruzioni per i clienti."