SmarTech-ek, fabrikazio teknologikoen aholkularitza-enpresa baten arabera, aeroespaziala fabrikazio gehigarriak (AM) zerbitzatzen duen bigarren industria da, medikuntzaren atzetik.Hala ere, oraindik ez dago kontzientziarik zeramikazko materialen fabrikazio gehigarriak osagai aeroespazialen fabrikazio azkarrean duen potentziala, malgutasun handiagoa eta kostu-eraginkortasuna.AM-ek zeramikazko pieza sendoagoak eta arinagoak ekoitzi ditzake azkarrago eta modu jasangarriagoan lan-kostuak murrizten ditu, eskuzko muntaketa gutxituz eta eraginkortasuna eta errendimendua hobetuz modelizazioaren bidez garatutako diseinuaren bidez, eta horrela hegazkinaren pisua murrizten du.Horrez gain, fabrikazio gehigarriko zeramikazko teknologiak amaitutako piezen dimentsio-kontrola eskaintzen du 100 mikra baino txikiagoak diren ezaugarrietarako.
Hala ere, zeramika hitzak hauskortasunaren uste okerra sor dezake.Izan ere, gehigarriz ekoiztutako zeramikek pieza arinagoak eta finagoak sortzen dituzte, egitura-indar, gogortasun eta tenperatura-tarte zabalarekiko erresistentzia handikoak.Aurrera begira dauden enpresak zeramikazko fabrikazioko osagaietara jotzen ari dira, besteak beste, toberak eta helizeak, isolatzaile elektrikoak eta turbinaren palak.
Esate baterako, purutasun handiko aluminak gogortasun handia du, eta korrosioarekiko erresistentzia eta tenperatura tarte handia ditu.Aluminaz egindako osagaiak elektrikoki isolatzaileak dira sistema aeroespazialetan ohikoak diren tenperatura altuetan.
Zirkonia-oinarritutako zeramika aplikazio asko bete ditzake muturreko material-eskakizunekin eta tentsio mekaniko handikoarekin, hala nola goi-mailako metalezko moldura, balbulak eta errodamenduak.Silizio nitrurozko zeramikek indar handia, gogortasun handia eta shock termikoen erresistentzia bikaina dute, baita erresistentzia kimiko ona ere azido, alkali eta metal urtuen korrosioarekiko.Silizio nitruroa isolatzaileetarako, bultzagailuetarako eta tenperatura altuko antena dielektriko baxuetarako erabiltzen da.
Zeramika konposatuak hainbat ezaugarri desiragarri eskaintzen ditu.Alumina eta zirkoiarekin gehitutako silizioan oinarritutako zeramikak ondo funtzionatzen duela frogatu da turbinaren paletarako kristal bakarreko galdaketan fabrikazioan.Hau da, material honekin egindako zeramikazko nukleoak oso hedapen termiko baxua duelako 1.500 °C arte, porositate handia, gainazaleko kalitate bikaina eta lixibiagarritasun ona duelako.Nukleo hauek inprimatzeak funtzionamendu-tenperatura handiagoak jasan ditzaketen turbina diseinuak sor ditzake eta motorraren eraginkortasuna areagotu dezakete.
Jakina da injekzio-moldeaketa edo zeramika mekanizatzea oso zaila dela, eta mekanizazioak sarbide mugatua ematen du fabrikatzen diren osagaietarako.Horma meheak bezalako ezaugarriak ere zailak dira mekanizatzen.
Hala ere, Lithoz-ek litografian oinarritutako zeramikazko fabrikazioa (LCM) erabiltzen du 3D formako zeramikazko osagai zehatzak eta konplexuak fabrikatzeko.
CAD eredutik abiatuta, zehaztapen zehatzak digitalki transferitzen dira 3D inprimagailura.Ondoren, aplikatu zehatz formulatutako zeramikazko hautsa ontzi gardenaren goialdean.Eraikuntza-plataforma mugikorra lokatzetan murgiltzen da eta, ondoren, beheko argi ikusgarriaren eraginpean jartzen da.Geruzako irudia proiekzio sistemarekin akoplatutako mikro-ispilu gailu digital batek (DMD) sortzen du.Prozesu hau errepikatuz, hiru dimentsioko zati berdea sor daiteke geruzaz geruza.Post-tratamendu termikoaren ondoren, aglutinatzailea kentzen da eta zati berdeak sinterizatzen dira -berotze prozesu berezi baten bidez konbinatuta-, propietate mekaniko eta gainazaleko kalitate bikaina dituen zeramikazko pieza guztiz trinkoa sortzeko.
LCM teknologiak prozesu berritzaile, errentagarri eta azkarragoa eskaintzen du turbina-motorreko osagaien inbertsio-galdaketarako, injekziorako eta argizari galdurako galdaketarako beharrezkoa den moldeen fabrikazio garestia eta neketsua baztertuz.
LCMk beste metodo batzuekin lortu ezin diren diseinuak ere lor ditzake, beste metodo batzuek baino askoz lehengai gutxiago erabiliz.
Zeramikazko materialen eta LCM teknologiaren potentzial handia izan arren, oraindik hutsune bat dago AM jatorrizko ekipamenduen fabrikatzaileen (OEM) eta aeroespazialen diseinatzaileen artean.
Arrazoi bat segurtasun- eta kalitate-baldintza bereziki zorrotzak dituzten industrietan fabrikazio-metodo berriekiko erresistentzia izan daiteke.Fabrikazio aeroespazialak egiaztapen eta kualifikazio prozesu asko eskatzen ditu, baita proba sakon eta zorrotzak ere.
Beste oztopo bat da 3D inprimaketa batez ere behin-behineko prototipo azkarrerako soilik egokia dela uste izatea, airean erabil daitekeen ezer baino.Berriz ere, gaizki-ulertu bat da, eta 3D inprimatutako zeramikazko osagaiak ekoizpen masiboan erabiltzen direla frogatu da.
Adibide bat turbinaren palen fabrikazioa da, non AM zeramikazko prozesuak kristal bakarreko (SX) nukleoak ekoizten dituena, baita norabideko solidotze (DS) eta galdaketa ekiaxedun (EX) superaleazioko turbina palak ere.Adar-egitura konplexuak, horma anitz eta 200μm baino gutxiagoko azken ertzak dituzten nukleoak azkar eta ekonomikoki ekoitzi daitezke, eta azken osagaiek dimentsio-zehaztasun koherentea eta gainazaleko akabera bikaina dute.
Komunikazioa hobetzeak diseinatzaile aeroespazialak eta AM OEMak elkartu ditzake eta LCM eta beste teknologia batzuekin fabrikatutako zeramikazko osagaiak guztiz fida daitezke.Teknologia eta esperientzia existitzen dira.I+Grako eta prototipoak egiteko AMtik pentsatzeko modua aldatu behar du, eta eskala handiko aplikazio komertzialetarako aurrera egiteko bidea dela ikusi.
Hezkuntzaz gain, konpainia aeroespazialean langile, ingeniaritza eta probetan ere denbora inberti dezakete.Fabrikatzaileek zeramika eta ez metalak ebaluatzeko hainbat estandar eta metodo ezagutu behar dituzte.Esate baterako, Lithoz-ek egiturazko zeramikarako ASTM-ren bi estandar nagusiak dira ASTM C1161 erresistentzia probarako eta ASTM C1421 gogortasun probetarako.Arau hauek metodo guztietan ekoitzitako zeramikei aplikatzen zaizkie.Zeramikazko gehigarrien fabrikazioan, inprimatzeko urratsa konformazio-metodo bat besterik ez da, eta piezek zeramika tradizionalen sinterizazio mota bera jasaten dute.Hori dela eta, zeramikazko piezen mikroegitura ohiko mekanizazioaren oso antzekoa izango da.
Materialen eta teknologiaren etengabeko aurrerapenean oinarrituta, ziur esan dezakegu diseinatzaileek datu gehiago lortuko dituztela.Zeramikazko material berriak garatu eta pertsonalizatuko dira ingeniaritza behar zehatzen arabera.AM zeramikaz egindako piezek ziurtagiri-prozesua osatuko dute aeroespazialean erabiltzeko.Eta diseinu-tresna hobeak eskainiko ditu, hala nola modelizazio-software hobetua.
LCMko aditu teknikoekin lankidetzan, konpainia aeroespazialek AM zeramikazko prozesuak sartu ditzakete barne-denbora laburtuz, kostuak murriztuz eta konpainiaren jabetza intelektuala garatzeko aukerak sortuz.Aurreikuspenarekin eta epe luzerako plangintzarekin, zeramikazko teknologian inbertitzen duten konpainia aeroespazialen onura handiak lor ditzakete beren ekoizpen-zorro osoan datozen hamar urteetan eta aurrerago.
AM Ceramics-ekin lankidetza bat ezarriz, jatorrizko ekipamendu aeroespazialeko fabrikatzaileek lehen imajinaezinak ziren osagaiak ekoiztuko dituzte.
About the author: Shawn Allan is the vice president of additive manufacturing expert Lithoz. You can contact him at sallan@lithoz-america.com.
Shawn Allanek zeramikazko gehigarrien fabrikazioaren abantailak eraginkortasunez komunikatzeko zailtasunei buruz hitz egingo du Cleveland-en (Ohio) Ceramics Expo-n 2021eko irailaren 1ean.
Hegaldi hipersonikoen sistemen garapena hamarkadetan egon bada ere, gaur egun AEBetako defentsa nazionalaren lehentasun nagusia bihurtu da, eremu hau hazkunde eta aldaketa azkarreko egoerara eramanez.Diziplina anitzeko eremu paregabea denez, bere garapena sustatzeko beharrezko gaitasunak dituzten adituak aurkitzea da erronka.Hala ere, aditu nahikorik ez dagoenean, berrikuntza-hutsune bat sortzen du, hala nola, fabrikagarritasunerako diseinua (DFM) lehenik I+G fasean jartzea, eta, ondoren, fabrikazio-hutsune bat bilakatzea beranduegi denean kostu-eraginkorra den aldaketak egiteko.
Aliantzek, hala nola, Hipersoniko Aplikaturako Unibertsitateko Aliantza (UCAH) sortu berri denak, eremua aurrera eramateko beharrezkoak diren talentuak lantzeko ingurune garrantzitsua eskaintzen dute.Ikasleek unibertsitateko ikertzaileekin eta industriako profesionalekin zuzenean lan egin dezakete teknologia garatzeko eta ikerketa hipersoniko kritikoa aurrera egiteko.
UCAH eta beste defentsa partzuergoek kideak ingeniaritza-lan ezberdinetan aritzeko baimena eman bazuten ere, lan gehiago egin behar da talentu anitzak eta esperientziadunak lantzeko, diseinutik hasi eta materialen garapena eta hautaketa arte fabrikazio-tailerra arte.
Eremuari balio iraunkorragoa emateko, unibertsitate aliantzak langileen garapena lehentasuna izan behar du industriaren beharretara lerrokatuz, kideak industriarako egokiak diren ikerketan inplikatuz eta programan inbertituz.
Teknologia hipersonikoa eskala handiko manufakturazko proiektuetan eraldatzen denean, dagoen ingeniaritza eta manufakturako lan-gaitasunen hutsunea da erronkarik handiena.Hasierako ikerketek ez badute ongi izendatutako heriotzaren haran hori zeharkatzen —I+G eta manufakturaren arteko hutsuneak, eta asmo handiko proiektu askok porrot egin dute—, irtenbide aplikagarri eta bideragarri bat galdu dugu.
AEBetako manufaktura-industriak abiadura supersonikoa azkartu dezake, baina atzean geratzeko arriskua lan-indarraren tamaina zabaltzea da.Hori dela eta, gobernuak eta unibertsitate garapeneko partzuergoak fabrikatzaileekin elkarlanean aritu behar dute plan horiek praktikan jartzeko.
Industriak gaitasun-hutsuneak izan ditu fabrikazio-tailerretatik hasi eta ingeniaritza-laborategietaraino; hutsune horiek merkatu hipersonikoa hazten den heinean bakarrik zabalduko dira.Sortzen ari diren teknologiek sortzen ari diren lan-indarra behar dute arloko ezagutza zabaltzeko.
Lan hipersonikoak hainbat material eta egituraren gako-esparru ezberdin hartzen ditu, eta eremu bakoitzak bere erronka teknikoak ditu.Ezagutza zehatz-maila handia behar dute, eta beharrezkoa den esperientziarik ez badago, horrek oztopoak sor ditzake garapenerako eta ekoizpenerako.Lanpostuari eusteko jende nahikorik ez badugu, ezinezkoa izango da abiadura handiko ekoizpenaren eskaerari eustea.
Adibidez, azken produktua eraikitzeko gai den jendea behar dugu.UCAH eta beste partzuergo batzuk ezinbestekoak dira fabrikazio modernoa sustatzeko eta fabrikazioaren zereginean interesa duten ikasleak sartzen direla ziurtatzeko.Funtzio gurutzatutako langileen garapenerako ahaleginen bidez, industriak abantaila lehiakorra mantendu ahal izango du datozen urteetan hegaldi hipersonikoen planetan.
UCAH ezarriz, Defentsa Saila aukera bat sortzen ari da arlo honetan gaitasunak eraikitzeko ikuspegi bideratuago bat hartzeko.Koalizioaren kide guztiek elkarrekin lan egin behar dute ikasleen nitxoen gaitasunak trebatzeko, ikerketaren bultzada eraiki eta mantendu ahal izateko eta gure herrialdeak behar dituen emaitzak lortzeko.
Orain itxita dagoen NASA Advanced Composites Alliance langileen garapenerako ahalegin arrakastatsuaren adibidea da.Haren eraginkortasuna I+G lana industriaren interesekin uztartzearen ondorioa da, eta horri esker berrikuntza garapen ekosistema osoan heda daiteke.Industriako liderrak NASArekin eta unibertsitateekin zuzenean lan egin dute bi edo lau urtez proiektuetan.Kide guztiek ezagutza eta esperientzia profesionala garatu dute, ingurune lehiakorra ez den batean kooperatzen ikasi dute eta unibertsitateko ikasleak elikatu dituzte etorkizunean industriako eragile nagusiak elikatzeko.
Langileen garapen mota honek industriako hutsuneak betetzen ditu eta negozio txikiei azkar berritzeko eta eremua dibertsifikatzeko aukerak eskaintzen dizkie AEBetako segurtasun nazionalari eta segurtasun ekonomikoari buruzko ekimenei hazkuntza gehiago lortzeko.
Unibertsitateko aliantzak UCAH barne, aktibo garrantzitsuak dira eremu hipersonikoan eta defentsa industrian.Beren ikerketek sortzen ari diren berrikuntzak sustatu dituzten arren, haien baliorik handiena gure hurrengo belaunaldiko langileak prestatzeko gaitasunean datza.Partzuergoak horrelako planetan inbertsioak lehenetsi behar ditu orain.Horrela, berrikuntza hipersonikoaren epe luzerako arrakasta sustatzen lagun dezakete.
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.
Ingeniaritza handiko produktu konplexuen fabrikatzaileak (adibidez, hegazkinen osagaiak) perfekzioarekin konpromisoa hartzen dute aldi bakoitzean.Ez dago maniobrarako tarterik.
Hegazkinen ekoizpena oso konplexua denez, fabrikatzaileek arreta handiz kudeatu behar dute kalitate-prozesua, arreta handia jarriz urrats bakoitzari.Horrek ekoizpen dinamikoa, kalitatea, segurtasuna eta hornikuntza-katearen gaiak nola kudeatu eta egokitzea sakon ulertzea eskatzen du, arauzko baldintzak betetzen diren bitartean.
Faktore askok kalitate handiko produktuen entregan eragiten dutenez, zaila da ekoizpen eskaera konplexuak eta maiz aldatzen direnak kudeatzea.Kalitate prozesuak dinamikoa izan behar du ikuskapenaren eta diseinuaren, ekoizpenaren eta probaren alderdi guztietan.Industria 4.0 estrategiei eta fabrikazio-irtenbide modernoei esker, kalitate-erronka hauek errazago kudeatzen eta gainditzen joan dira.
Hegazkinen ekoizpenaren ohiko ardatza beti izan da materialetan.Kalitate arazo gehienen iturri haustura hauskorra, korrosioa, metalen nekea edo beste faktore batzuk izan daitezke.Hala ere, gaur egungo hegazkinen ekoizpenak material erresistenteak erabiltzen dituzten teknologia aurreratuak eta ingeniaritza handikoak barne hartzen ditu.Produktuen sorrerak prozesu eta sistema elektroniko oso espezializatuak eta konplexuak erabiltzen ditu.Eragiketa orokorrak kudeatzeko software-soluzioek jada ezin izango dituzte arazo oso konplexuak konpontzeko gai.
Pieza konplexuagoak hornikuntza-kate globaletik eros daitezke, beraz, kontuan hartu behar da muntaketa-prozesu osoan integratzea.Ziurgabetasunak erronka berriak dakartza hornikuntza-katearen ikusgarritasunari eta kalitatearen kudeaketari.Hainbeste piezen eta amaitutako produktuen kalitatea bermatzeko kalitate-metodo hobeak eta integratuagoak behar dira.
4.0 industriak manufaktura-industriaren garapena adierazten du, eta gero eta teknologia aurreratuagoak behar dira kalitate-eskakizun zorrotzak betetzeko.Laguntza teknologien artean, gauzen Internet industriala (IIoT), hari digitalak, errealitate areagotua (AR) eta analisi prediktiboa daude.
Quality 4.0 produktuak, prozesuak, plangintza, betetzea eta estandarrak barne hartzen dituen datuetan oinarritutako produkzio-prozesuaren kalitate-metodo bat deskribatzen du.Kalitate-metodo tradizionalak ordezkatu beharrean eraikita dago, bere industria-kontrako teknologia berri asko erabiliz, besteak beste, ikaskuntza automatikoa, konektatutako gailuak, hodeiko informatika eta biki digitalak, erakundearen lan-fluxua eraldatzeko eta produktu edo prozesu posibleak akatsak ezabatzeko.Kalitatea 4.0ren sorrerak lantokian kultura gehiago aldatzea espero da, datuekiko konfiantza areagotuz eta kalitatearen erabilera sakonago bat produktuak sortzeko metodo orokorraren zati gisa.
Quality 4.0-k eragiketa- eta kalitate-bermearen (QA) gaiak integratzen ditu hasieratik diseinu-faseraino.Honek produktuak nola kontzeptualizatu eta diseinatzeko modua barne hartzen du.Industriaren azken inkesten emaitzek adierazten dute merkatu gehienek ez dutela diseinu-transferentzia prozesu automatizaturik.Eskuzko prozesuak akatsetarako tartea uzten du, barne akats bat izan edo hornikuntza-katean diseinu eta aldaketak komunikatzeko.
Diseinuaz gain, Quality 4.0-k prozesuetan oinarritutako ikaskuntza automatikoa ere erabiltzen du hondakinak murrizteko, birlanketak murrizteko eta ekoizpen-parametroak optimizatzeko.Horrez gain, produktuen errendimendu-arazoak ere konpontzen ditu entregatu ondoren, tokiko iritzia erabiltzen du produktuaren softwarea urrunetik eguneratzeko, bezeroen gogobetetasuna mantentzen du eta, azken finean, negozio errepikakorra bermatzen du.4.0 Industriaren bazkide banaezina bihurtzen ari da.
Hala ere, kalitatea ez da soilik hautatutako fabrikazio-loturei aplikagarria.Quality 4.0-en inklusibitateak kalitatearen ikuspegi integrala txertatu dezake fabrikazio-erakundeetan, datuen ahalmen eraldatzailea pentsamendu korporatiboaren osagai bihurtuz.Erakundearen maila guztietan betetzeak kalitatezko kultura orokor bat eratzen laguntzen du.
Ekoizpen-prozesu ezin hobea da denboraren %100ean.Baldintza aldatzeak konponketa behar duten ustekabeko gertaerak eragiten ditu.Kalitatean esperientzia dutenek ulertzen dute perfekziorantz joateko prozesua dela.Nola ziurtatzen duzu kalitatea prozesuan sartzen dela arazoak lehenbailehen detektatzeko?Zer egingo duzu akatsa aurkitzen duzunean?Ba al dago arazo hau eragiten duen kanpoko faktorerik?Zer aldaketa egin ditzakezu ikuskapen-planean edo proba-prozeduran arazo hau berriro gerta ez dadin?
Ekoizpen prozesu bakoitzak erlazionatutako eta erlazionatutako kalitate prozesu bat duela dioen mentalitatea ezartzea.Imajinatu etorkizun bat non bat-bateko harremana dagoen eta etengabe neurtu kalitatea.Ausaz gertatzen dena edozein dela ere, kalitate ezin hobea lor daiteke.Lan-zentro bakoitzak egunero berrikusten ditu adierazleak eta funtsezko errendimendu-adierazleak (KPIak), arazoak gertatu aurretik hobetzeko arloak identifikatzeko.
Begizta itxiko sistema honetan, ekoizpen-prozesu bakoitzak kalitate-inferentzia bat du, eta horrek feedbacka ematen du prozesua geldiarazteko, prozesuak jarraitzeko edo denbora errealeko doikuntzak egiteko.Sistemak ez du nekeak edo giza akatsak eragiten.Hegazkinen ekoizpenerako diseinatutako begizta itxiko kalitate-sistema ezinbestekoa da kalitate-maila handiagoak lortzeko, ziklo-denborak laburtzeko eta AS9100 estandarrak betetzen direla ziurtatzeko.
Duela hamar urte, ezinezkoa zen QA produktuen diseinuan, merkatu-ikerketetan, hornitzaileetan, produktuen zerbitzuetan edo bezeroen gogobetetzean eragina duten beste faktore batzuetan zentratzeko ideia.Produktuen diseinua goi-aginte batetik datorrela ulertzen da;kalitatea diseinu hauek muntaketa-katean gauzatzea da, haien gabeziak gorabehera.
Gaur egun, enpresa asko negozioak nola egin birpentsatzen ari dira.Baliteke 2018ko egoera ezinezkoa izatea.Gero eta fabrikatzaile gehiago gero eta adimentsuagoak dira.Ezagutza gehiago dago eskuragarri, hau da, adimen hobea da produktu egokia lehen aldiz eraikitzeko, eraginkortasun eta errendimendu handiagoarekin.