Fabricantes de Michigan restauram barco de patrulha afundado do Vietnã, homenageando veteranos

Colaboração entre fundição e usinagem para reprojetar um componente perdido de um barco-patrulha da era do Vietnã

Os fabricantes Eagle CNC e Eagle Alloy, com sede em Muskegon, colocaram suas capacidades à prova quando se propuseram a replicar um componente-chave de um barco-patrulha da era do Vietnã como uma peça fundida de aço. Para a equipe por trás do casting, este projeto é mais do que consertar um barco; trata-se de preservar a história, honrar o legado daqueles que serviram e se sacrificaram e garantir que as suas histórias continuem a ser contadas às gerações vindouras.

“Esta parte pode ser recriada?”

Essa foi a pergunta que Mark Fazakerley fez ao examinar um componente corroído e quebrado recuperado do casco afundado de seu barco. Era uma pergunta enganosamente simples – porque não se tratava de qualquer peça e não se tratava de um barco qualquer. A embarcação era um Mark I PBR (Barco de Patrulha, Riverine) original da Guerra do Vietnã, e a peça em questão era uma carcaça de bomba de 60 anos, um componente vital do sistema de propulsão. Quando a carcaça da bomba falhou, o barco afundou inesperadamente no Lago Muskegon.

A conexão de Fazakerley com os PBRs é profissional e profundamente pessoal. Veterano da Marinha que serviu na Guerra do Vietnã, ele quase foi designado para tarefas na PBR antes de ser designado para operações de LSD (Landing Ship, Dock). O seu interesse nos PBR reflecte um sentimento duradouro de ligação com aqueles que serviram nos rios do Vietname – alguns dos quais são amigos da sua comunidade em Muskegon que serviram a bordo dos PBR. Para Mark Fazakerley, ressuscitar a PBR não foi simplesmente um projeto de reparação; era uma missão honrar o passado e aqueles que serviram.

Para atender a esse chamado, as empresas Eagle Alloy e Eagle CNC, sediadas em Muskegon, intervieram, ambas líderes de longa data em fundição e usinagem de metais. Foi uma conexão adequada, já que Mark Fazakerley também é cofundador da Eagle Alloy e copresidente do conselho de ambas as empresas. O que se seguiu foi uma colaboração de meses entre engenheiros, fundidores de metal e especialistas em usinagem, cada um trazendo sua experiência para ajudar a restaurar um pedaço da história naval. O resultado foi mais do que apenas um sucesso técnico; foi uma homenagem aos veteranos e um testemunho do que pode ser alcançado através do trabalho em equipe e do compromisso compartilhado.

O significado histórico dos PBRs

Os barcos de patrulha fluvial estavam entre os navios mais emblemáticos da Guerra do Vietnã. Eles serviram como parte da Marinha Brown Water, nomeada devido às condições lamacentas dos rios e deltas do Vietnã. Esses barcos não tinham hélices e podiam operar em até 18 polegadas de profundidade, o que os tornava ideais para patrulhar vias navegáveis ​​interiores rasas e estreitas, onde as embarcações navais tradicionais não podiam ir.

Curiosidades do filme:Em “Apocalypse Now”, o barco que transporta o Capitão Willard (Martin Sheen) rio acima é um PBR.

Os PBR estiveram em serviço de 1966 a 1973. Pequenos, ágeis e fortemente armados, eles realizaram missões de alto risco, como explorar rios e canais em busca de forças inimigas, interromper suprimentos inimigos e patrulhas de reconhecimento. Eles também foram os principais navios que realizaram emboscadas em território inimigo. As tripulações operavam sob constante ameaça e tiros frequentes, tornando o serviço na PBR uma das missões mais perigosas da guerra. Cerca de 3.500 marinheiros serviram a bordo destes navios – arriscando as suas vidas num teatro de guerra que é muitas vezes esquecido.

O barco no centro deste projeto possui um valor histórico especial. É um Mark I PBR, o primeiro modelo usado no Vietnã. Dos 161 barcos Mark I construídos pela Marinha, este é o número 161 – o último desse tipo a ser produzido e o único Mark I conhecido ainda em operação hoje.

“PBR em andamento na Baía de Suisun”, 1966 (Arquivos Nacionais)

Abandone o navio! Um retrocesso se torna uma oportunidade

O PBR de Mark Fazakerley foi exibido no Wings Over Muskegon Air Show em diversas ocasiões, e todo Memorial Day ele participa de um evento do Dia dos Veteranos ao lado do submarino USS Silversides. Sua operação proporciona uma conexão rara e prática com o passado e permanece como um lembrete vivo da coragem e do sacrifício dos bravos homens que serviram na Guerra do Vietnã.

PBR #161 em exibição no USS Silversides Submarine Museum em Muskegon, MI

Mas, por sorte, sobreviver a uma guerra não o poupou de problemas em tempos de paz. Durante o que deveria ter sido um passeio, o barco afundou repentinamente. A PBR fazia passeios regularmente no Lago Muskegon e, naquele dia específico, houve um barulho alto a bordo - então, sem aviso, o barco começou a entrar rapidamente na água. Os passageiros, incluindo o próprio genro de Mark, tiveram que pular no mar quando o barco afundou sob eles.

Em quatro minutos, o PBR #161 afundou a 53 pés de profundidade. Felizmente, pescadores próximos resgataram os passageiros e ninguém ficou ferido. Direita:pescadores resgatam passageiros e tripulantes da PBR #161.

Mark pensou que nunca mais veria o seu barco, mas os mergulhadores ofereceram-se para ajudar, usando balões de resgate para levantá-lo de volta à superfície. Depois de inspecionar o barco, a causa da falha ficou clara:um pedaço da carcaça da bomba havia quebrado. Este componente conecta e protege as peças responsáveis ​​por bombear a água e impulsionar o barco. Quando falhou, o sistema começou a bombear água rapidamente para o barco em vez de sair, fazendo-o afundar.

Cada PBR possui dois desses alojamentos, um de cada lado do sistema de propulsão. Dada a sua idade e material idêntico, optou-se pela substituição de ambos. Mas havia um obstáculo:as peças originais não eram mais fabricadas e o excedente da Marinha havia secado há décadas. Foi então que a engenhosidade entrou em ação e Mark viu uma oportunidade de reprojetar a peça com uma pequena ajuda de seus amigos.

"Se eu não tivesse acesso direto a uma fundição e a uma oficina mecânica, não teria conseguido reproduzir esta peça. Isso teria sido o fim do uso funcional do barco", disse Mark.

Eagle Alloy e Eagle CNC aceitaram o desafio. Ao combinar a experiência em fundição da Eagle Alloy com a usinagem de precisão da Eagle CNC, eles decidiram fazer a engenharia reversa da peça. Isso envolveu a análise do componente danificado para compreender sua estrutura e função e, em seguida, fundi-lo e usina-lo do zero para obter desempenho e durabilidade ainda melhores.

O processo colaborativo:da digitalização à transmissão

Sem planos para trabalhar, a Eagle Alloy e a Eagle CNC fizeram uma parceria estreita desde o conceito até a conclusão, começando com uma reconstrução digital cuidadosa e avançando passo a passo através de um processo de fabricação moderno.

A Eagle Alloy concentrou-se no projeto do molde e na preparação da fundição, enquanto a Eagle CNC – fabricante de acabamentos – garantiu que o projeto e o produto final atendessem a todas as especificações exigidas. Ambas as equipes trabalharam simultaneamente, mas de forma independente, mantendo o alinhamento para garantir alta qualidade, minimizar problemas de produção e criar um processo geral de fabricação mais tranquilo.

Abaixo está uma visão geral do caminho que eles seguiram para substituir as carcaças rachadas da bomba PBR.

Digitalização 3D e criação de modelos 3D

O primeiro passo foi digitalizar as carcaças originais da bomba usando tecnologia de digitalização 3D. Isso criou uma imagem digital detalhada da superfície e da forma da peça. A Haven Metrology cuidou dessa etapa e retornou digitalizações 3D das peças originais e um modelo 3D detalhado para Eagle Alloy e Eagle CNC. Estes se tornaram o ponto de partida para projetar o molde para a fundição e orientar o restante do processo.

Projeto de molde e simulação de fundição

A Eagle Alloy assumiu o projeto do molde e a execução de simulações de fundição em ambiente digital. Seus engenheiros internos usaram software de modelagem 3D e simulação de fundição para criar um plano de fundição.

As carcaças originais da bomba foram feitas de ferro Ni-Hard, que é um material extremamente duro, mas também quebradiço. Uma análise da peça quebrada revelou extensas microfissuras internas, e os engenheiros da Eagle Alloy concluíram que a fragilização ao longo do tempo provavelmente levou à falha da peça. Mudar para o aço inoxidável serviria melhor ao produto e ofereceria durabilidade e resistência a temperaturas extremas. Mas primeiro, a Eagle Alloy precisava ter certeza de que conseguiria fabricar a peça com sucesso usando o material alternativo.

As simulações de fundição, executadas no software MAGMA, foram uma parte fundamental do processo de planejamento, principalmente porque a nova peça utilizaria um material diferente. Os engenheiros da Eagle Alloy precisavam otimizar os sistemas de passagem do molde e a estratégia de vazamento para minimizar as chances de defeitos. À direita:simulação de solidificação MAGMA da carcaça da bomba, mostrando a seção transversal (Eagle Alloy).

“A peça original foi feita em ferro, e o ferro flui muito melhor que o aço”, explicou Jason Klein, gerente de engenharia da Eagle Alloy. “As lâminas chegam a quase 1/8 de polegada, então tínhamos que ter certeza de que o metal chegaria lá e estaria quente o suficiente para preencher todos os cantos e recantos.”

Esse processo – começando com projetos auxiliados por computador (CAD) e seguido por simulações – faz parte do chamado Design for Manufacturing (DFM). DFM significa projetar peças não apenas para desempenho, mas para serem eficientes e econômicas de produzir. Ele ajuda os engenheiros a fazer escolhas inteligentes com antecedência, para que a peça final possa ser fabricada de acordo com as especificações necessárias com confiança antes de qualquer metal ser vazado.

Ao mesmo tempo, a Eagle CNC fez análises separadas. Os seus engenheiros notaram muitas inconsistências nas duas carcaças originais da bomba, o que não foi necessariamente uma surpresa, dados os avanços tecnológicos na produção ao longo dos últimos 60 anos. Seguindo o caminho do meio, a Eagle CNC estabeleceu medidas nominais para garantir que os novos componentes seriam consistentes de acordo com os padrões de fabricação modernos.

As duas empresas se comunicaram estreitamente para garantir que o molde – e a peça fundida resultante – incluísse estoque de máquina suficiente para permitir que a Eagle CNC esculpisse as dimensões críticas.

Além disso, a Eagle CNC começou a trabalhar criando as inserções de latão – os rolamentos do eixo que passavam pela carcaça da bomba – do zero. "Passei mais de duas horas removendo cirurgicamente a peça original do alojamento quebrado. Depois de retirar a peça antiga do alojamento, trabalhei na engenharia reversa do formato", lembra Brandon Mead, gerente de engenharia de processos da Eagle CNC.

Essas inserções seriam posteriormente rosqueadas e aparafusadas na carcaça final da bomba, permitindo que o eixo da turbina girasse e impulsionasse o barco.

Impressão e fundição 3D

Assim que o projeto do molde da nova carcaça da bomba ficou pronto, o molde físico foi impresso em 3D pela Humtown Products, com sede em Ohio, especializada em moldes de areia impressos em 3D. Embora o processo principal da Eagle Alloy seja a moldagem em casca, a moldagem impressa em 3D é uma excelente opção para protótipos e execuções de baixo volume.

Após a impressão, Humtown entregou os moldes à Eagle Alloy para vazar as peças fundidas de metal. À direita:operador da Eagle Alloy montando núcleo de 3 peças no molde (Eagle Alloy).

Conseguir o elenco certo exigiu algumas tentativas. A complexa estrutura interna da peça tornou necessária a troca de um molde de duas peças para um molde de três peças para sua montagem adequada, o que exigiu vários redesenhos.

Apesar dos desafios, o rápido feedback e a colaboração com a Humtown permitiram ajustes rápidos, e as equipes finalmente chegaram a um projeto de molde que funcionou. A Eagle Alloy então completou o vazamento em sua fundição, e a peça fundida foi para a Eagle CNC para finalizar o trabalho.

Usinagem em Eagle CNC

No processo de fabricação, a usinagem CNC costuma ser a última etapa e uma das mais importantes:é aqui que todos os detalhes finais são adicionados, as tolerâncias críticas são atendidas e quaisquer outros ajustes são feitos para completar a peça.

A equipe de usinagem já teve a oportunidade de estudar modelos e planejar programas de usinagem, mas o verdadeiro trabalho começou quando receberam as peças fundidas da Eagle Alloy. Eles configuraram ferramentas personalizadas, projetaram acessórios para segurar as peças e mediram meticulosamente durante todo o processo para garantir que todas as peças se encaixassem e funcionassem conforme planejado.

Como este projeto tinha muita complexidade e havia muito em jogo em termos de investimento em material e mão de obra, a Eagle CNC sabia que tinha margem zero para erro. Brandon Mead trabalhou em estreita colaboração com a Operação Black Sheep, uma organização sem fins lucrativos com sede em Muskegon, dedicada a homenagear a história dos PBRs e dos veteranos que serviram neles. A Black Sheep restaurou recentemente seu próprio Mark II PBR e forneceu informações valiosas sobre como as peças individuais se encaixam para tornar o barco funcional. Eles também armazenaram o PBR de Mark em seu depósito enquanto ele estava fora de serviço, oferecendo fácil acesso aos fabricantes para inspeção.

“Eu estava procurando entender a peça e sua aplicação”, disse Brandon. "Ver furos em uma peça só vai até certo ponto, saber para que serve e compreender os componentes correspondentes é essencial. Isso informará dimensões, tolerâncias, folgas e, às vezes, até melhorias."

Da esquerda para a direita:fundição bruta na Eagle Alloy; participação em fixação no Eagle CNC; peça após usinagem no Eagle CNC

Com base em parte no novo conhecimento que Brandon adquiriu em suas visitas à Black Sheep, a Eagle CNC passou por uma série de iterações de seu plano original. Eles estimam que o processamento da primeira parte demorou quase duas semanas. A segunda parte, segundo Jason Clark, presidente da Eagle CNC, durou cerca de quatro horas.

A Eagle CNC utilizou várias máquinas para processar as peças. A carcaça da bomba foi usinada em uma fresadora horizontal Doosan 5500, usando dois acessórios de usinagem (feitos internamente sob medida) para segurar a peça para processamento. Enquanto isso, a inserção de latão que atravessa o núcleo da peça foi usinada em estoque usando um torno horizontal Mazak Multiplex 6200Y, com acessórios totalmente personalizados e programação projetada pela Eagle CNC.

Como parceiro fundamental na colaboração, o trabalho da Eagle CNC na carcaça da bomba de engenharia reversa mostrou a amplitude de suas habilidades de usinagem.

“Todos sabíamos que tínhamos capacidade”, disse Jason Clark. “É legal quando você pode realmente testar seu departamento de engenharia com algo assim e ver se ele se transforma em um produto e uma solução finalizada.”

Brandon Mead, gerente de engenharia de processos CNC da Eagle, com ambas as peças acabadas


Da esquerda para a direita:carcaça original da bomba; carcaça da bomba reprojetada


Da esquerda para a direita:rolamento do eixo original; rolamento de eixo reprojetado

A fabricação colaborativa é fundamental para a qualidade e a eficiência

Um dos maiores pontos fortes deste projeto foi a colaboração entre as empresas de usinagem e fundição do Grupo Eagle. Embora a Eagle CNC pudesse ter usinado a peça diretamente do estoque, essa abordagem teria exigido muito mais material e seria mais cara. Ao fundir a peça e depois usinar, o custo geral do projeto foi reduzido em milhares de dólares. O custo do material de usinagem apenas do tarugo poderia ter aumentado o custo por um fator de quatro.

Este tipo de colaboração é uma marca registrada da abordagem do Eagle Group – oferecendo aos clientes uma solução completa para componentes complexos. Neste caso, também trouxe de volta à vida uma parte historicamente significativa – algo que nenhuma equipe poderia ter alcançado sozinha.

Além do Metal:O que o Projeto PBR do Eagle Group representa

Demorou quatro meses para levar a ideia de reprojetar a carcaça quebrada da bomba, desde o conceito até a conclusão. O novo componente já está concluído e o Eagle Group está realizando alguns reparos adicionais para deixar o barco nas melhores condições. Mark Fazakerley espera tê-lo de volta à água até 4 de julho.

Para muitos da era da Guerra do Vietnã, o PBR #161 é um símbolo poderoso. Serve como uma forma tangível de preservar a história e mantê-las vivas para as gerações futuras.

Colagem de página superior:A PBR (Patrol Boat, Riverine) no rio My Tho, Vietnã do Sul, junho de 1969 (Arquivos Nacionais); Operadores da Eagle Alloy despejam aço inoxidável nos moldes da carcaça da bomba