Numutkeun ka SmarTech, perusahaan konsultan téknologi manufaktur, aerospace mangrupikeun industri anu kadua panggedéna dilayanan ku manufaktur aditif (AM), kadua ukur pikeun ubar.Sanajan kitu, masih aya kurangna kasadaran ngeunaan potensi manufaktur aditif bahan keramik dina pembuatan gancang komponén aerospace, ngaronjat fleksibilitas jeung ongkos-efektivitas.AM tiasa ngahasilkeun bagian keramik anu langkung kuat sareng torek langkung gancang sareng langkung sustainably-ngurangan biaya tenaga kerja, ngaminimalkeun rakitan manual, sareng ningkatkeun efisiensi sareng kinerja ngaliwatan desain anu dikembangkeun ku modeling, ku kituna ngirangan beurat pesawat.Salaku tambahan, téknologi keramik manufaktur aditif nyayogikeun kontrol dimensi bagian-bagian anu réngsé pikeun fitur anu langkung alit ti 100 mikron.
Sanajan kitu, kecap keramik bisa conjure up misconception ngeunaan brittleness.Kanyataanna, keramik aditif-diproduksi ngahasilkeun torek, bagian finer kalawan kakuatan struktural hébat, kateguhan, sarta lalawanan ka rentang hawa lega.Perusahaan-perusahaan anu maju nuju kana komponén manufaktur keramik, kalebet nozzles sareng propellers, insulator listrik sareng bilah turbin.
Contona, alumina-purity tinggi boga karasa tinggi, sarta ngabogaan lalawanan korosi kuat sarta rentang suhu.Komponén anu didamel tina alumina ogé insulasi listrik dina suhu luhur anu umum dina sistem aerospace.
Keramik basis Zirconia tiasa nyumponan seueur aplikasi sareng syarat bahan anu ekstrim sareng setrés mékanis anu luhur, sapertos cetakan logam luhur, klep sareng bantalan.Keramik silikon nitrida gaduh kakuatan anu luhur, kateguhan anu luhur sareng résistansi shock termal anu saé, ogé résistansi kimiawi anu hadé pikeun korosi tina rupa-rupa asam, alkali sareng logam molten.Silicon nitride dipaké pikeun insulator, impellers, sarta anteneu low-diéléktrik suhu luhur.
keramik komposit nyadiakeun sababaraha qualities desirable.Keramik basis silikon anu ditambahan alumina sareng zirkon parantos kabuktosan ngalaksanakeun saé dina pembuatan tuang kristal tunggal pikeun bilah turbin.Ieu kusabab inti keramik dijieunna tina bahan ieu ékspansi termal pisan low nepi ka 1,500 ° C, porosity tinggi, kualitas permukaan alus teuing jeung leachability alus.Nyitak inti ieu tiasa ngahasilkeun desain turbin anu tiasa tahan suhu operasi anu langkung luhur sareng ningkatkeun efisiensi mesin.
Perlu dipikanyaho yén suntik molding atanapi machining keramik hésé pisan, sarta machining nyadiakeun aksés kawates kana komponén keur dijieun.Fitur sapertos témbok ipis ogé hésé mesin.
Tapi, Lithoz ngagunakeun manufaktur keramik berbasis lithography (LCM) pikeun ngahasilkeun komponén keramik 3D anu tepat, ngawangun kompleks.
Dimimitian tina model CAD, spésifikasi lengkep ditransferkeun sacara digital ka printer 3D.Teras nerapkeun bubuk keramik anu dirumuskeun sacara saksama ka luhureun tong transparan.Platform konstruksi movable ieu immersed dina leutak lajeng selektif kakeunaan lampu katempo ti handap.Gambar lapisan dihasilkeun ku digital micro-mirror device (DMD) gandeng jeung sistem proyéksi.Ku repeating prosés ieu, bagian héjo tilu diménsi bisa dihasilkeun lapisan ku lapisan.Saatos saatos perlakuan termal, binder dicabut sareng bagian héjo disinter-digabungkeun ku prosés pemanasan khusus-ngahasilkeun bagian keramik anu padet kalayan sipat mékanis anu alus teuing sareng kualitas permukaan.
téhnologi LCM nyadiakeun prosés inovatif, ongkos-éféktif tur gancang pikeun investasi casting komponén turbin engine-bypassing manufaktur kapang mahal tur laborious diperlukeun pikeun suntik molding na leungit casting lilin.
LCM ogé tiasa ngahontal desain anu henteu tiasa dihontal ku cara anu sanés, bari ngagunakeun bahan baku anu langkung seueur tibatan metode anu sanés.
Sanajan poténsi hébat bahan keramik jeung téhnologi LCM, masih aya gap antara AM pabrik parabot aslina (OEM) jeung désainer aerospace.
Salah sahiji alesan tiasa janten résistansi kana metode manufaktur énggal di industri kalayan syarat kaamanan sareng kualitas anu ketat.Pabrikan aerospace ngabutuhkeun seueur prosés verifikasi sareng kualifikasi, ogé tés anu lengkep sareng ketat.
Halangan sanésna kalebet kapercayaan yén percetakan 3D utamina ngan cocog pikeun prototyping gancang sakali, tinimbang naon waé anu tiasa dianggo dina hawa.Sakali deui, ieu mangrupikeun salah paham, sareng komponén keramik anu dicitak 3D parantos kabuktosan dianggo dina produksi masal.
Hiji conto nyaéta pembuatan wilah turbin, dimana prosés keramik AM ngahasilkeun inti kristal tunggal (SX), kitu ogé solidification arah (DS) jeung equiaxed casting (EX) wilah turbin superalloy.Cores kalawan struktur cabang kompléks, sababaraha tembok jeung labuh edges kirang ti 200μm bisa dihasilkeun gancang sarta ékonomis, sarta komponén final boga akurasi dimensi konsisten tur finish permukaan alus teuing.
Ningkatkeun komunikasi tiasa ngahijikeun desainer aeroangkasa sareng AM OEM sareng sapinuhna percanten komponén keramik anu diproduksi nganggo LCM sareng téknologi sanés.Téknologi sareng kaahlian aya.Éta peryogi ngarobih cara mikir tina AM pikeun R&D sareng prototyping, sareng ningali éta salaku jalan maju pikeun aplikasi komérsial skala ageung.
Salian pendidikan, perusahaan aerospace ogé tiasa investasi waktos dina tanaga, rékayasa, sareng tés.Pabrikan kedah wawuh sareng standar sareng metode anu béda pikeun meunteun keramik, sanés logam.Salaku conto, dua standar ASTM konci Lithoz pikeun keramik struktural nyaéta ASTM C1161 pikeun uji kakuatan sareng ASTM C1421 pikeun uji kateguhan.Standar ieu manglaku ka keramik anu diproduksi ku sadaya metode.Dina manufaktur aditif keramik, hambalan percetakan ngan metoda ngabentuk, sarta bagian ngalaman tipe sarua sintering sakumaha keramik tradisional.Ku alatan éta, microstructure bagian keramik bakal pisan sarupa machining konvensional.
Dumasar kamajuan kontinyu bahan jeung téhnologi, urang confidently bisa disebutkeun yen désainer bakal meunang leuwih data.Bahan keramik anyar bakal dikembangkeun sareng disaluyukeun dumasar kana kabutuhan rékayasa khusus.Bagian anu didamel tina keramik AM bakal ngalengkepan prosés sertifikasi pikeun dianggo dina aerospace.Sarta bakal nyadiakeun parabot design hadé, kayaning ningkat software modeling.
Ku gawé bareng jeung para ahli téknis LCM, pausahaan aeroangkasa tiasa ngenalkeun prosés keramik AM sacara internal-mondok, ngirangan biaya, sareng nyiptakeun kasempetan pikeun ngembangkeun hak cipta intelektual perusahaan.Kalayan tetempoan sareng perencanaan jangka panjang, perusahaan aeroangkasa anu investasi dina téknologi keramik tiasa nyandak kauntungan anu signifikan dina portopolio produksina dina sapuluh taun ka hareup sareng salajengna.
Ku ngadegkeun hiji partnership kalawan AM Ceramics, aerospace pabrik parabot aslina bakal ngahasilkeun komponén anu saméméhna unmaginable.
About the author: Shawn Allan is the vice president of additive manufacturing expert Lithoz. You can contact him at sallan@lithoz-america.com.
Shawn Allan bakal nyarioskeun ngeunaan kasusah komunikasi sacara efektif ngeunaan kauntungan manufaktur aditif keramik di Expo Keramik di Cleveland, Ohio dina 1 Séptémber 2021.
Sanajan ngembangkeun sistem hiber hipersonik geus eksis salila sababaraha dekade, ayeuna geus jadi prioritas luhur pertahanan nasional AS, bringing widang ieu kana kaayaan tumuwuhna gancang sarta robah.Salaku widang multidisiplin anu unik, tangtanganna nyaéta milarian ahli anu gaduh kaahlian anu dipikabutuh pikeun ngamajukeun pangwangunanana.Nanging, nalika teu cekap ahli, éta nyiptakeun gap inovasi, sapertos nempatkeun desain pikeun manufacturability (DFM) munggaran dina fase R&D, teras janten gap manufaktur nalika telat ngadamel parobihan anu murah.
Aliansi, sapertos Universitas Alliance for Applied Hypersonics (UCAH) anu nembé diadegkeun, nyayogikeun lingkungan anu penting pikeun ngokolakeun bakat anu diperyogikeun pikeun maju lapangan.Siswa tiasa damel langsung sareng peneliti universitas sareng profésional industri pikeun ngembangkeun téknologi sareng majukeun panalungtikan hipersonik kritis.
Sanajan UCAH jeung konsorsium pertahanan séjén otorisasi anggota pikeun kalibet dina rupa-rupa jobs rékayasa, leuwih gawé kudu dipigawé pikeun ngokolakeun rupa-rupa sarta bakat ngalaman, ti desain pikeun ngembangkeun bahan jeung seleksi ka bengkel manufaktur.
Dina raraga nyadiakeun nilai leuwih langgeng dina widang, aliansi universitas kudu nyieun pangwangunan workforce prioritas ku aligning jeung kabutuhan industri, ngalibetkeun anggota dina panalungtikan industri-luyu, jeung investasi dina program.
Nalika ngarobih téknologi hipersonik kana proyék-proyék anu tiasa diproduksi skala ageung, gap kaahlian tanaga gawé rékayasa sareng manufaktur anu aya mangrupikeun tantangan anu paling ageung.Upami panilitian awal henteu meuntas lebak maot anu leres-leres ieu - jurang antara R&D sareng manufaktur, sareng seueur proyék ambisius anu gagal - maka urang kaleungitan solusi anu tiasa dianggo sareng tiasa dilaksanakeun.
Industri manufaktur AS bisa ngagancangkeun speed supersonik, tapi résiko ragrag balik téh rék dilegakeun ukuran tanaga gawé pikeun cocog.Ku alatan éta, pamaréntah sareng konsorsium pamekaran universitas kedah gawé bareng sareng produsén pikeun ngalaksanakeun rencana ieu.
Industri parantos ngalaman jurang kaahlian ti bengkel manufaktur ka laboratorium rékayasa - jurang ieu ngan bakal ngalegaan nalika pasar hipersonik tumbuh.Téknologi anu muncul butuh tenaga kerja anu muncul pikeun ngalegaan pangaweruh di lapangan.
Karya hypersonic ngawengku sababaraha wewengkon konci béda tina rupa-rupa bahan jeung struktur, sarta unggal wewengkon boga set sorangan tantangan teknis.Aranjeunna merlukeun tingkat tinggi pangaweruh lengkep, sarta lamun kaahlian diperlukeun teu aya, ieu bisa nyieun halangan pikeun ngembangkeun jeung produksi.Lamun urang teu boga cukup jalma pikeun ngajaga pakasaban, éta moal mungkin pikeun minuhan paménta pikeun produksi-speed tinggi.
Salaku conto, urang peryogi jalma anu tiasa ngawangun produk ahir.UCAH sareng konsorsium sanésna penting pikeun ngamajukeun manufaktur modéren sareng mastikeun yén mahasiswa anu resep kana peran manufaktur kalebet.Ngaliwatan usaha ngembangkeun tanaga gawé dedicated cross-fungsional, industri bakal tiasa ngajaga kaunggulan kalapa dina rencana hibersonik hipersonik dina sababaraha taun ka hareup.
Ku ngadegkeun UCAH, Departemen Pertahanan nyiptakeun kasempetan pikeun ngadopsi pendekatan anu langkung difokuskeun kana ngawangun kamampuan di daérah ieu.Kabéh anggota koalisi kudu gawé bareng pikeun ngalatih kamampuh niche siswa sangkan bisa ngawangun jeung ngajaga momentum panalungtikan sarta ngalegaan pikeun ngahasilkeun hasil nu diperlukeun nagara urang.
NASA Advanced Composites Alliance ayeuna-katutup mangrupakeun conto tina usaha ngembangkeun workforce suksés.Éféktivitasna mangrupikeun hasil tina ngagabungkeun karya R&D sareng kapentingan industri, anu ngamungkinkeun inovasi pikeun dilegakeun sapanjang ékosistem pangwangunan.Pimpinan industri parantos damel langsung sareng NASA sareng paguron luhur dina proyék salami dua dugi ka opat taun.Kabéh anggota geus ngembangkeun pangaweruh profésional sarta pangalaman, diajar cooperate dina lingkungan non-kompetitif, sarta dipupuk mahasiswa pikeun ngembangkeun ka nurture pamaén industri konci dina mangsa nu bakal datang.
Pangembangan tenaga kerja jinis ieu ngeusian jurang di industri sareng nyayogikeun kasempetan pikeun usaha leutik pikeun berinovasi gancang sareng diversify lapangan pikeun ngahontal pertumbuhan anu langkung kondusif pikeun kaamanan nasional sareng inisiatif kaamanan ékonomi AS.
Pakumpulan universitas kalebet UCAH mangrupikeun aset penting dina widang hipersonik sareng industri pertahanan.Sanajan panalungtikan maranéhanana geus diwanohkeun inovasi munculna, nilai greatest maranéhanana perenahna di kamampuhna pikeun ngalatih generasi saterusna urang tanaga gawé.Konsorsium ayeuna kedah prioritas investasi dina rencana sapertos kitu.Ku cara kitu, aranjeunna tiasa ngabantosan kasuksésan jangka panjang inovasi hipersonik.
About the author: Kim Caldwell leads Spirit AeroSystems’ R&D program as a senior manager of portfolio strategy and collaborative R&D. In her role, Caldwell also manages relationships with defense and government organizations, universities, and original equipment manufacturers to further develop strategic initiatives to develop technologies that drive growth. You can contact her at kimberly.a.caldwell@spiritaero.com.
Produsén produk kompléks, rékayasa pisan (sapertos komponén pesawat) komitmen kana kasampurnaan unggal waktos.Henteu aya rohangan pikeun manuver.
Kusabab produksi pesawat pisan kompléks, pabrik kudu taliti ngatur prosés kualitas, nengetan hébat kana unggal hambalan.Ieu peryogi pamahaman anu jero ngeunaan cara ngatur sareng adaptasi kana produksi dinamis, kualitas, kaamanan, sareng masalah ranté suplai bari nyumponan syarat pangaturan.
Kusabab seueur faktor anu mangaruhan pangiriman produk kualitas luhur, sesah ngatur pesenan produksi anu rumit sareng sering robih.Prosés kualitas kedah dinamis dina unggal aspék pamariksaan sareng desain, produksi sareng uji.Hatur nuhun kana strategi Industri 4.0 sareng solusi manufaktur modéren, tantangan kualitas ieu langkung gampang diurus sareng diatasi.
Fokus tradisional produksi pesawat sok aya dina bahan.Sumber paling masalah kualitas bisa jadi narekahan regas, korosi, kacapean logam, atawa faktor séjén.Nanging, produksi pesawat ayeuna kalebet téknologi canggih, rékayasa pisan anu ngagunakeun bahan tahan.Nyiptakeun produk ngagunakeun prosés sareng sistem éléktronik anu khusus sareng rumit.Solusi parangkat lunak manajemén operasi umum moal tiasa deui ngarengsekeun masalah anu rumit pisan.
Bagian anu langkung rumit tiasa dipésér tina ranté pasokan global, janten langkung seueur pertimbangan kedah dipasihkeun pikeun ngahijikeunana sapanjang prosés perakitan.Kateupastian mawa tantangan anyar pikeun nyayogikeun pisibilitas ranté sareng manajemén kualitas.Mastikeun kualitas jadi loba bagian jeung produk rengse merlukeun métode kualitas hadé tur leuwih terpadu.
Industri 4.0 ngagambarkeun ngembangkeun industri manufaktur, sarta beuki loba téknologi canggih anu diperlukeun pikeun minuhan sarat kualitas ketat.Téknologi anu ngadukung kalebet Industrial Internet of Things (IIoT), benang digital, kanyataanana nambahan (AR), sareng analitik prediktif.
Kualitas 4.0 ngajelaskeun metode kualitas prosés produksi anu didorong ku data anu ngalibetkeun produk, prosés, perencanaan, patuh sareng standar.Ieu diwangun dina tinimbang ngaganti métode kualitas tradisional, ngagunakeun loba téknologi anyar sarua jeung counterparts industri na, kaasup learning mesin, alat disambungkeun, komputasi awan, sarta kembar digital pikeun transformasi workflow organisasi sarta ngaleungitkeun mungkin produk atawa prosés Defects.Mecenghulna Quality 4.0 diperkirakeun salajengna ngarobah budaya gaw ku ngaronjatna reliance on data sarta pamakéan deeper kualitas salaku bagian tina sakabéh métode kreasi produk.
Kualitas 4.0 ngahijikeun masalah operasional sareng jaminan kualitas (QA) ti mimiti dugi ka tahap desain.Ieu kalebet cara konsép sareng ngadesain produk.Hasil survéy industri panganyarna nunjukkeun yén paling pasar teu boga prosés mindahkeun design otomatis.Prosés manual ninggalkeun rohangan pikeun kasalahan, naha éta kasalahan internal atanapi komunikasi desain sareng parobihan kana ranté suplai.
Salian desain, Quality 4.0 ogé ngagunakeun prosés-centric machine learning pikeun ngurangan runtah, ngurangan rework, sarta ngaoptimalkeun parameter produksi.Salaku tambahan, éta ogé ngarengsekeun masalah kinerja produk saatos pangiriman, nganggo eupan balik dina situs pikeun ngamutahirkeun software produk jarak jauh, ngajaga kapuasan pelanggan, sareng pamustunganana mastikeun usaha ulangan.Éta janten mitra anu teu tiasa dipisahkeun tina Industri 4.0.
Nanging, kualitas henteu ngan ukur tiasa dianggo pikeun tautan manufaktur anu dipilih.The inclusiveness of Quality 4.0 tiasa instill pendekatan kualitas komprehensif dina organisasi manufaktur, sahingga kakuatan transformative data bagian integral pamikiran perusahaan.Patuh dina sagala tingkatan organisasi nyumbang kana formasi budaya kualitas sakabéh.
Taya prosés produksi bisa ngajalankeun sampurna dina 100% waktu.Parobihan kaayaan nyababkeun kajadian anu teu disangka-sangka anu peryogi rémédiasi.Jalma anu gaduh pangalaman dina kualitas ngarti yén éta téh sadayana ngeunaan prosés pindah ka kasampurnaan.Kumaha anjeun mastikeun yén kualitas dilebetkeun kana prosés pikeun ngadeteksi masalah pas mungkin?Naon anu anjeun laksanakeun nalika anjeun mendakan cacad?Naha aya faktor éksternal anu nyababkeun masalah ieu?Parobihan naon anu anjeun tiasa laksanakeun kana rencana pamariksaan atanapi prosedur tés pikeun nyegah masalah ieu kajantenan deui?
Netepkeun mentalitas yén unggal prosés produksi ngagaduhan prosés kualitas anu aya hubunganana sareng anu aya hubunganana.Bayangkeun masa depan dimana aya hubungan hiji-ka-hiji sareng terus-terusan ngukur kualitas.Euweuh urusan naon kajadian acak, kualitas sampurna bisa dihontal.Unggal puseur gawé marios indikator sarta indikator kinerja konci (KPIs) dina dasar poean pikeun ngaidentipikasi wewengkon pikeun perbaikan saméméh masalah lumangsung.
Dina sistem loop katutup ieu, unggal prosés produksi boga inferensi kualitas, nu nyadiakeun eupan balik pikeun ngeureunkeun prosés, ngidinan prosés neruskeun, atawa nyieun real-time pangaluyuan.Sistim nu teu kapangaruhan ku kacapean atawa kasalahan manusa.Sistem kualitas loop tertutup anu dirancang pikeun produksi pesawat penting pisan pikeun ngahontal tingkat kualitas anu langkung luhur, pondok waktos siklus, sareng mastikeun patuh kana standar AS9100.
Sapuluh taun ka pengker, ideu museurkeun QA kana desain produk, riset pasar, supplier, jasa produk, atanapi faktor sanés anu mangaruhan kapuasan palanggan mustahil.Desain produk dipikaharti asalna ti otoritas luhur;kualitas nyaeta ngeunaan executing desain ieu dina garis assembly, paduli shortcomings maranéhanana.
Kiwari, seueur perusahaan anu mikirkeun deui kumaha ngalakukeun bisnis.Status quo di 2018 moal mungkin deui.Beuki loba pabrik anu jadi pinter jeung pinter.Langkung seueur pangaweruh anu sayogi, anu hartosna intelijen anu langkung saé pikeun ngawangun produk anu leres dina waktosna, kalayan efisiensi sareng kinerja anu langkung luhur.