Un turbofan in miniatura con la scheda Arduino Nano
Un modello stampato in 3D permette di osservare da vicino l’architettura di un moderno motore turbofan, trasformando componenti normalmente nascosti nella carenatura in una struttura didattica in grado di mostrare ventole, flussi e sistemi di inversione della spinta. Attraverso questo progetto vedremo come la stampa 3D può portare la propulsione aeronautica sul banco di lavoro.
La propulsione dei grandi aerei commerciali si basa su un principio apparentemente semplice, cioè generare una spinta sufficiente a muovere l’intero velivolo, ma dietro tale obiettivo si trova una macchina termodinamica nella quale compressori, camere di combustione, turbine e grandi ventole devono operare con estrema precisione. Il motore turbofan è una delle soluzioni più efficienti per l’aviazione civile, ed il suo funzionamento può essere studiato attraverso un particolare modello realizzato con tecniche di stampa 3D, progettato da Adrian Barsotti di CADLY prendendo come riferimento l’architettura dei motori CFM56-5 impiegati, tra gli altri, sulla famiglia Airbus A320.
Il progetto non vuole riprodurre fedelmente un propulsore reale in scala, perché l’obiettivo principale è trovare un equilibrio tra accuratezza geometrica, funzionalità e possibilità concreta di fabbricazione con una stampante 3D, mantenendo però sufficienti dettagli per rendere riconoscibili le principali sezioni del sistema. Sono disponibili due configurazioni, una relativa al motore completo ed una dedicata al solo gruppo turbofan montato su un supporto, mentre alcune parti della struttura possono essere aperte per consentire l’osservazione degli elementi interni e comprendere meglio la relazione tra le diverse sezioni del propulsore. La parte più interessante riguarda tuttavia l’integrazione dell’elettronica, dal momento che il modello non rimane una semplice riproduzione statica, ma permette di movimentare la ventola principale e simulare l’azione degli inversori di spinta attraverso appositi flap. Il controllo è affidato ad una scheda Arduino Nano collegata ad un motore DC tramite un driver dual H-bridge L298N, mentre i movimenti dei flap sono gestiti da servomotori, con un’alimentazione a 5 V affiancata da un convertitore DC-DC destinato ai dispositivi che richiedono 12 V.
Anche il cablaggio è stato progettato seguendo un approccio pratico, utilizzando connettori Wago per semplificare i collegamenti e mantenere ordinata l’installazione. Il valore del progetto risiede quindi nell’unione tra modellazione CAD, fabbricazione additiva, meccanica ed elettronica embedded. Il progetto offre un esempio concreto di come la stampa 3D possa trasformare un sistema aeronautico estremamente complesso in uno strumento accessibile per attività didattiche, dimostrative e di prototipazione. I file necessari alla realizzazione del modello sono disponibili sulla piattaforma Printables per consentire agli appassionati di riprodurre il progetto e modificarne eventualmente struttura, elettronica o cinematismi in funzione delle proprie esigenze.
Di seguito un video del progetto:
Riferimenti del progetto
