Fabricantes de Michigan restauran la patrullera hundida de Vietnam en homenaje a los veteranos

Colaboración entre fundición y mecanizado para rediseñar un componente perdido de una patrullera de la era de Vietnam

Los fabricantes Eagle CNC y Eagle Alloy, con sede en Muskegon, pusieron a prueba sus capacidades cuando se propusieron replicar un componente clave de una lancha patrullera de la era de Vietnam como una pieza de acero fundido. Para el equipo detrás del casting, este proyecto es más que arreglar un barco; se trata de preservar la historia, honrar el legado de quienes sirvieron y se sacrificaron, y garantizar que sus historias sigan contándose para las generaciones venideras.

“¿Se puede recrear esta parte?”

Ésa fue la pregunta que se hizo Mark Fazakerley mientras examinaba un componente corroído y roto recuperado del casco hundido de su barco. Era una pregunta engañosamente simple, porque no se trataba de una pieza cualquiera ni de un barco cualquiera. La embarcación era un Mark I PBR (patrullero fluvial) original de la guerra de Vietnam, y la pieza en cuestión era una carcasa de bomba de 60 años de antigüedad, un componente vital del sistema de propulsión. Cuando la carcasa de la bomba falló, el barco se hundió inesperadamente en el lago Muskegon.

La conexión de Fazakerley con los PBR es a la vez profesional y profundamente personal. Un veterano de la Armada que sirvió en la Guerra de Vietnam, estuvo a punto de ser asignado a tareas de PBR antes de ser asignado a operaciones de LSD (Landing Ship, Dock). Su interés en los PBR refleja un sentido duradero de conexión con quienes sirvieron en los ríos de Vietnam, algunos de los cuales son amigos de su comunidad en Muskegon que sirvieron a bordo de los PBR. Para Mark Fazakerley, resucitar el PBR no fue simplemente un proyecto de reparación; era una misión para honrar el pasado y a quienes sirvieron.

Para responder a ese llamado, intervinieron las empresas Eagle Alloy y Eagle CNC, con sede en Muskegon, ambas líderes desde hace mucho tiempo en fundición de metales y mecanizado. Fue una conexión adecuada, ya que Mark Fazakerley también es cofundador de Eagle Alloy y copresidente de la junta directiva de ambas empresas. Lo que siguió fue una colaboración de meses entre ingenieros, fundidores de metales y especialistas en mecanizado, cada uno de los cuales aportó su experiencia para ayudar a restaurar una parte de la historia naval. El resultado fue más que un simple éxito técnico; fue un homenaje a los veteranos y un testimonio de lo que se puede lograr mediante el trabajo en equipo y el compromiso compartido.

La importancia histórica de los derechos de obtentor

Las patrulleras fluviales se encontraban entre los buques más emblemáticos de la guerra de Vietnam. Sirvieron como parte de la Brown Water Navy, llamada así debido a las condiciones fangosas de los ríos y deltas de Vietnam. Estos barcos no tenían hélices y podían operar en tan solo 18 pulgadas de agua, lo que los hacía ideales para patrullar vías navegables interiores estrechas y poco profundas donde los buques de guerra tradicionales no podían ir.

Trivia de la película:En “Apocalypse Now”, el barco que transporta al Capitán Willard (Martin Sheen) río arriba es un PBR.

Los PBR estuvieron en servicio de 1966 a 1973. Pequeños, ágiles y fuertemente armados, llevaron a cabo misiones de alto riesgo como explorar ríos y canales en busca de fuerzas enemigas, detener suministros enemigos y patrullas de reconocimiento. También fueron los principales buques que llevaron a cabo emboscadas en territorio enemigo. Las tripulaciones operaban bajo amenazas constantes y fuego frecuente, lo que hacía que el servicio PBR fuera una de las tareas más peligrosas de la guerra. Alrededor de 3500 marineros sirvieron a bordo de estos barcos, arriesgando sus vidas en un escenario de guerra que a menudo se pasa por alto.

El barco central de este proyecto tiene un valor histórico especial. Es un Mark I PBR, el primer modelo utilizado en Vietnam. De los 161 barcos Mark I construidos por la Armada, este es el número 161, el último de su tipo en producirse y el único Mark I conocido que sigue en funcionamiento en la actualidad.

“PBR en marcha en Suisun Bay”, 1966 (Archivos Nacionales)

¡Abandona el barco! Un revés que se hunde se convierte en una oportunidad

El PBR de Mark Fazakerley se ha exhibido en el Wings Over Muskegon Air Show en varias ocasiones, y cada Día de los Caídos participa en un evento del Día de los Veteranos junto al submarino USS Silversides. Su operación proporciona una conexión práctica y poco común con el pasado y es un recordatorio viviente del coraje y el sacrificio de los valientes hombres que sirvieron en la guerra de Vietnam.

PBR #161 en exhibición en el Museo Submarino USS Silversides en Muskegon, MI

Pero quiso la suerte que sobrevivir a una guerra no le librara de problemas en tiempos de paz. Durante lo que debería haber sido una excursión, el barco se hundió repentinamente. La PBR realizaba paseos regularmente por el lago Muskegon, y ese día en particular, se escuchó un fuerte ruido a bordo; luego, sin previo aviso, el barco comenzó a llenarse de agua rápidamente. Los pasajeros, incluido el yerno de Mark, tuvieron que saltar por la borda cuando el barco se hundió debajo de ellos.

En cuatro minutos, el PBR #161 se había hundido a 53 pies de agua. Afortunadamente, los pescadores cercanos acudieron al rescate de los pasajeros y nadie resultó herido. Derecha:pescadores rescatan a los pasajeros y tripulantes del PBR #161.

Mark pensó que nunca volvería a ver su barco, pero los buzos se ofrecieron como voluntarios para ayudar, utilizando globos de salvamento para elevarlo de nuevo a la superficie. Después de inspeccionar el barco, quedó clara la causa del fallo:un trozo de la carcasa de la bomba se había roto. Este componente conecta y protege las piezas encargadas de bombear el agua e impulsar la embarcación. Cuando falló, el sistema comenzó a bombear rápidamente agua hacia el barco en lugar de salir, provocando que se hunda.

Cada PBR tiene dos de estas carcasas, una a cada lado del sistema de propulsión. Dada su antigüedad e idéntico material, se decidió sustituir ambos. Pero había un obstáculo:las piezas originales ya no se fabricaban y el excedente de la Marina se había agotado hacía décadas. Fue entonces cuando el ingenio entró en acción y Mark vio la oportunidad de rediseñar la pieza con un poco de ayuda de sus amigos.

"Si no hubiera tenido acceso directo a una fundición y a un taller de maquinaria, no habría podido reproducir esta pieza. Ese habría sido el fin del uso funcional del barco", afirmó Mark.

Eagle Alloy y Eagle CNC asumieron el desafío. Combinando la experiencia en fundición de Eagle Alloy con el mecanizado de precisión de Eagle CNC, se propusieron aplicar ingeniería inversa a la pieza. Esto implicó analizar el componente dañado para comprender su estructura y función, y luego fundirlo y mecanizarlo desde cero para obtener un rendimiento y una durabilidad aún mejores.

El proceso colaborativo:del escaneo al reparto

Sin planos sobre los cuales trabajar, Eagle Alloy y Eagle CNC se asociaron estrechamente desde el concepto hasta su finalización, comenzando con una cuidadosa reconstrucción digital y avanzando paso a paso a través de un proceso de fabricación moderno.

Eagle Alloy se centró en el diseño del molde y la preparación de la fundición, mientras que Eagle CNC (el fabricante de acabados) se aseguró de que el diseño y el producto final cumplieran con todas las especificaciones requeridas. Ambos equipos trabajaron simultáneamente pero de forma independiente, manteniendo la alineación para garantizar una alta calidad, minimizar los problemas de producción y crear un proceso de fabricación general más fluido.

A continuación se muestra una descripción general del camino que siguieron para reemplazar las carcasas de las bombas PBR agrietadas.

Escaneo 3D y creación de modelos 3D

El primer paso fue escanear las carcasas de las bombas originales utilizando tecnología de escaneo 3D. Esto creó una imagen digital detallada de la superficie y la forma de la pieza. Haven Metrology se encargó de este paso y devolvió escaneos 3D de las piezas originales y un modelo 3D detallado a Eagle Alloy y Eagle CNC. Estos se convirtieron en el punto de partida para diseñar el molde para la fundición y guiar el resto del proceso.

Diseño de moldes y simulación de fundición

Eagle Alloy se hizo cargo del diseño del molde y de ejecutar simulaciones de fundición en un entorno digital. Sus ingenieros internos utilizaron software de simulación de fundición y modelado 3D para crear un plan de fundición.

Las carcasas de las bombas originales se fabricaron con hierro Ni-Hard, que es un material extremadamente duro pero también quebradizo. Un análisis de la pieza rota reveló microfisuras internas extensas y los ingenieros de Eagle Alloy concluyeron que la fragilización con el tiempo probablemente conducía a la falla de la pieza. Cambiar al acero inoxidable sería lo mejor para el producto y ofrecería durabilidad y resistencia a temperaturas extremas. Pero primero, Eagle Alloy tenía que estar seguro de poder fabricar con éxito la pieza utilizando el material alternativo.

Las simulaciones de fundición, ejecutadas en el software MAGMA, fueron una parte clave del proceso de planificación, especialmente porque la nueva pieza utilizaría un material diferente. Los ingenieros de Eagle Alloy necesitaban optimizar los sistemas de entrada del molde y la estrategia de vertido para minimizar las posibilidades de defectos. Derecha:Simulación de solidificación MAGMA de la carcasa de la bomba, que muestra la sección transversal (Eagle Alloy).

"La pieza original se fabricó en hierro y el hierro fluye mucho mejor que el acero", explicó Jason Klein, director de ingeniería de Eagle Alloy. "Las hojas bajan hasta casi 1/8 de pulgada, por lo que teníamos que asegurarnos de que el metal llegaría allí y que estaría lo suficientemente caliente como para llenar todos los rincones y grietas".

Este proceso, que comienza con diseños asistidos por computadora (CAD) y sigue con simulaciones, es parte de lo que se llama Diseño para Manufactura (DFM). DFM significa diseñar piezas no sólo para el rendimiento, sino también para que su producción sea eficiente y rentable. Ayuda a los ingenieros a tomar decisiones inteligentes desde el principio, de modo que la pieza final pueda fabricarse con confianza según las especificaciones necesarias antes de verter el metal.

Al mismo tiempo, Eagle CNC realizó análisis separados. Sus ingenieros notaron muchas inconsistencias en las dos carcasas de bombas originales, lo que no fue necesariamente una sorpresa dados los avances tecnológicos en la fabricación durante los últimos 60 años. Tomando el camino intermedio, Eagle CNC estableció medidas nominales para garantizar que los nuevos componentes fueran consistentes de acuerdo con los estándares de fabricación modernos.

Las dos empresas se comunicaron estrechamente para garantizar que el molde (y la pieza fundida resultante) incluyera suficiente stock de máquinas para permitir a Eagle CNC tallar las dimensiones críticas.

Además, Eagle CNC se puso a trabajar creando los insertos de latón (los cojinetes del eje que pasaban por la carcasa de la bomba) desde cero. "Pasé más de 2 horas extrayendo quirúrgicamente la pieza original de la carcasa rota. Una vez que saqué la pieza vieja de la carcasa, trabajé en ingeniería inversa de la forma", recuerda Brandon Mead, gerente de ingeniería de procesos en Eagle CNC.

Estos insertos luego se enroscarían y atornillarían en la carcasa final de la bomba, permitiendo que el eje de la turbina gire e impulse el barco.

Impresión y fundición 3D

Una vez que el diseño del molde de la nueva carcasa de la bomba estuvo listo, el molde físico fue impreso en 3D por Humtown Products, con sede en Ohio, que se especializa en moldes de arena impresos en 3D. Si bien el proceso principal de Eagle Alloy es el moldeado de carcasas, el moldeado impreso en 3D es una excelente opción para prototipos y tiradas de bajo volumen.

Después de la impresión, Humtown entregó los moldes a Eagle Alloy para que vertiera las piezas fundidas de metal. Derecha:operador de Eagle Alloy ensamblando un núcleo de 3 piezas en el molde (Eagle Alloy).

Conseguir el casting correcto requirió algunos intentos. La compleja estructura interna de la pieza hizo necesario cambiar de un molde de dos piezas a uno de tres piezas para que se ensamblara correctamente, y eso requirió varios rediseños.

A pesar de los desafíos, la rápida retroalimentación y la colaboración con Humtown permitieron realizar ajustes rápidos y los equipos finalmente llegaron a un diseño de molde que funcionó. Luego, Eagle Alloy completó el vertido en su fundición y la pieza fundida fue a Eagle CNC para terminar el trabajo.

Mecanizado en Eagle CNC

En el proceso de fabricación, el mecanizado CNC suele ser el último paso y uno de los más importantes:aquí es donde se añaden todos los detalles finales, se cumplen las tolerancias críticas y se realizan otros ajustes para completar la pieza.

El equipo de mecanizado ya había tenido la oportunidad de estudiar modelos y planificar programas de mecanizado, pero el verdadero trabajo comenzó cuando recibieron las piezas fundidas de Eagle Alloy. Configuraron herramientas personalizadas, diseñaron accesorios para sujetar las piezas de trabajo y midieron meticulosamente durante todo el proceso para garantizar que todas las piezas encajaran y funcionaran según lo planeado.

Debido a que este proyecto tenía tanta complejidad y había mucho en juego en términos de inversión de material y mano de obra, Eagle CNC sabía que no tenía margen de error. Brandon Mead trabajó en estrecha colaboración con Operation Black Sheep, una organización sin fines de lucro con sede en Muskegon dedicada a honrar la historia de los PBR y los veteranos que sirvieron en ellos. Black Sheep restauró recientemente su propio PBR Mark II y brindó información valiosa sobre cómo encajan las piezas individuales para que el barco sea funcional. También almacenaron el PBR de Mark en su almacén mientras estaba fuera de servicio, ofreciendo fácil acceso a los fabricantes para su inspección.

"Quería entender la pieza y su aplicación", dijo Brandon. "El simple hecho de ver los agujeros en una pieza es suficiente; saber para qué sirve y comprender los componentes coincidentes es esencial. Esto informará sobre las dimensiones, las tolerancias, los espacios libres y, a veces, incluso las mejoras".

De izquierda a derecha:fundición en bruto en Eagle Alloy; parte del equipo en Eagle CNC; pieza después del mecanizado en Eagle CNC

Basado en parte en el nuevo conocimiento que Brandon obtuvo de sus visitas a Black Sheep, Eagle CNC realizó varias iteraciones de su plan original. Calculan que procesar la primera parte llevó casi dos semanas. La segunda parte, según Jason Clark, presidente de Eagle CNC, duró unas cuatro horas.

Eagle CNC utilizó varias máquinas para procesar las piezas. La carcasa de la bomba se mecanizó en una fresadora horizontal Doosan 5500, utilizando dos accesorios de mecanizado (hechos a medida en la empresa) para sujetar la pieza para su procesamiento. Mientras tanto, el inserto de latón que atravesaba el núcleo de la pieza se mecanizó a partir de stock utilizando un torno horizontal Mazak Multiplex 6200Y, con accesorios y programación totalmente personalizados diseñados por Eagle CNC.

Como socio clave en la colaboración, el trabajo de Eagle CNC en la carcasa de la bomba mediante ingeniería inversa mostró la amplitud de sus habilidades de mecanizado.

"Todos sabíamos que teníamos la capacidad", dijo Jason Clark. "Es genial cuando puedes probar tu departamento de ingeniería con algo como esto y verlo llegar a un producto y una solución terminada".

Brandon Mead, Gerente de Ingeniería de Procesos CNC de Eagle, con ambas piezas terminadas

De izquierda a derecha:carcasa de bomba original; carcasa de bomba rediseñada

De izquierda a derecha:cojinete del eje original; rodamiento de eje rediseñado

La fabricación colaborativa es clave para la calidad y la eficiencia

Una de las mayores fortalezas de este proyecto fue la colaboración entre las empresas de mecanizado y fundición dentro de Eagle Group. Si bien Eagle CNC podría haber mecanizado la pieza directamente desde el stock, ese enfoque habría requerido mucho más material y habría sido más costoso. Al fundir la pieza y luego mecanizarla, el costo total del proyecto se redujo en miles de dólares. El coste del material del mecanizado a partir de palanquillas por sí solo podría haber aumentado el coste en un factor de cuatro.

Este tipo de colaboración es un sello distintivo del enfoque de Eagle Group:ofrecer a los clientes una solución completa para componentes complejos. En este caso, también devolvió la vida a una parte históricamente significativa, algo que ningún equipo podría haber logrado por sí solo.

Más allá del metal:lo que representa el proyecto PBR de Eagle Group

Se necesitaron cuatro meses para llevar la idea de rediseñar la carcasa de la bomba rota desde el concepto hasta su finalización. El nuevo componente ya está terminado y Eagle Group está realizando algunas reparaciones adicionales para dejar el barco en las mejores condiciones. Mark Fazakerley espera tenerlo nuevamente en el agua antes del 4 de julio.

Para muchos de la época de la Guerra de Vietnam, PBR #161 es un símbolo poderoso. Sirve como una forma tangible de preservar la historia y mantener vivas las historias para las generaciones futuras.

Collage de la página superior:Un PBR (patrullero fluvial) en el río My Tho, Vietnam del Sur, junio de 1969 (Archivos Nacionales); Los operadores de Eagle Alloy vierten acero inoxidable en moldes de carcasas de bombas