İstehsal texnologiyaları üzrə konsaltinq şirkəti olan SmarTech-ə görə, aerokosmik aşqar istehsalının (AM) xidmət etdiyi ikinci ən böyük sənayedir və yalnız tibbdən sonra ikincidir.Bununla belə, aerokosmik komponentlərin sürətli istehsalında keramika materiallarının əlavə istehsalı potensialı, artan çeviklik və iqtisadi səmərəlilik barədə hələ də məlumatlılıq yoxdur.AM daha sürətli və daha davamlı şəkildə daha güclü və yüngül keramika hissələri istehsal edə bilər - əmək xərclərini minimuma endirir, əl ilə yığılmağı minimuma endirir və modelləşdirmə ilə hazırlanmış dizayn vasitəsilə səmərəliliyi və performansı artırır və bununla da təyyarənin çəkisini azaldır.Bundan əlavə, əlavə keramika istehsalı texnologiyası 100 mikrondan kiçik xüsusiyyətlər üçün hazır hissələrin ölçülü nəzarətini təmin edir.
Bununla belə, keramika sözü kövrəklik haqqında yanlış təsəvvür yarada bilər.Əslində, aşqarlarla istehsal olunan keramika böyük struktur gücü, möhkəmliyi və geniş temperatur diapazonuna davamlılığı olan daha yüngül, incə hissələr istehsal edir.İrəliləyən şirkətlər ucluqlar və pervaneler, elektrik izolyatorları və turbin qanadları da daxil olmaqla keramika istehsalı komponentlərinə müraciət edirlər.
Məsələn, yüksək təmizlikli alüminium oksidi yüksək sərtliyə malikdir və güclü korroziya müqavimətinə və temperatur diapazonuna malikdir.Alüminium oksidindən hazırlanmış komponentlər aerokosmik sistemlərdə ümumi olan yüksək temperaturda da elektrik izolyasiya edir.
Zirkon əsaslı keramika yüksək səviyyəli metal qəliblər, klapanlar və rulmanlar kimi həddindən artıq material tələbləri və yüksək mexaniki gərginliklə bir çox tətbiqlərə cavab verə bilər.Silikon nitrid keramika yüksək möhkəmliyə, yüksək möhkəmliyə və əla termal zərbəyə davamlılığa, həmçinin müxtəlif turşuların, qələvilərin və ərimiş metalların korroziyasına yaxşı kimyəvi müqavimətə malikdir.Silikon nitrid izolyatorlar, çarxlar və yüksək temperaturlu aşağı dielektrik antenalar üçün istifadə olunur.
Kompozit keramika bir neçə arzu olunan keyfiyyətləri təmin edir.Alüminium oksidi və sirkon əlavə edilmiş silikon əsaslı keramika turbin bıçaqları üçün monokristal tökmə istehsalında yaxşı performans göstərmişdir.Bunun səbəbi, bu materialdan hazırlanmış keramika nüvəsinin 1500°C-ə qədər çox aşağı istilik genişlənməsinə, yüksək məsaməliyə, əla səth keyfiyyətinə və yaxşı yuyulma qabiliyyətinə malik olmasıdır.Bu nüvələrin çapı daha yüksək iş temperaturlarına tab gətirə və mühərrikin səmərəliliyini artıra bilən turbin dizaynları istehsal edə bilər.
Məlumdur ki, keramikanın enjeksiyon qəlibi və ya emal edilməsi çox çətindir və emal istehsal olunan komponentlərə məhdud girişi təmin edir.İncə divarlar kimi xüsusiyyətləri də emal etmək çətindir.
Bununla belə, Lithoz dəqiq, mürəkkəb formalı 3D keramika komponentləri istehsal etmək üçün litoqrafiya əsaslı keramika istehsalından (LCM) istifadə edir.
CAD modelindən başlayaraq, ətraflı spesifikasiyalar rəqəmsal olaraq 3D printerə ötürülür.Daha sonra şəffaf qabın üstünə dəqiq şəkildə hazırlanmış keramika tozunu çəkin.Daşınan tikinti platforması palçığa batırılır və sonra seçici olaraq aşağıdan görünən işığa məruz qalır.Qat şəkli proyeksiya sistemi ilə birləşdirilmiş rəqəmsal mikro güzgü cihazı (DMD) tərəfindən yaradılır.Bu prosesi təkrarlayaraq, qat-qat üçölçülü yaşıl hissə yaradıla bilər.Termik sonrakı emaldan sonra bağlayıcı çıxarılır və yaşıl hissələr sinterlənir - xüsusi qızdırma prosesi ilə birləşdirilir - əla mexaniki xassələrə və səth keyfiyyətinə malik tamamilə sıx keramika hissəsi istehsal olunur.
LCM texnologiyası inyeksiya qəlibləri və itirilmiş mum tökmə üçün tələb olunan bahalı və zəhmətli qəlib istehsalından yan keçməklə, turbin mühərriki komponentlərinin investisiya dökümü üçün innovativ, sərfəli və daha sürətli prosesi təmin edir.
LCM həmçinin digər üsullarla əldə edilə bilməyən dizaynlara nail ola bilər, eyni zamanda digər üsullarla müqayisədə daha az xammaldan istifadə edir.
Keramika materiallarının və LCM texnologiyasının böyük potensialına baxmayaraq, AM orijinal avadanlıq istehsalçıları (OEM) və aerokosmik dizaynerlər arasında hələ də boşluq var.
Səbəblərdən biri xüsusilə ciddi təhlükəsizlik və keyfiyyət tələbləri olan sənayelərdə yeni istehsal üsullarına qarşı müqavimət ola bilər.Aerokosmik istehsalı çoxlu yoxlama və ixtisaslaşma prosesləri, həmçinin hərtərəfli və ciddi sınaq tələb edir.
Başqa bir maneə, 3D çapın havada istifadə edilə bilən hər hansı bir şeydən çox, əsasən yalnız birdəfəlik sürətli prototipləmə üçün uyğun olduğuna inamdır.Yenə də bu anlaşılmazlıqdır və 3D çap edilmiş keramika komponentlərinin kütləvi istehsalda istifadə olunduğu sübut edilmişdir.
Buna misal olaraq, AM keramika prosesinin tək kristal (SX) nüvələri, həmçinin istiqamətli bərkimə (DS) və bərabər oxlu tökmə (EX) super ərintili turbin qanadlarının istehsal olunduğu turbin qanadlarının istehsalıdır.Mürəkkəb budaq konstruksiyaları, çoxlu divarları və 200μm-dən az arxa kənarları olan özəklər tez və qənaətlə istehsal oluna bilər və son komponentlər ardıcıl ölçülü dəqiqliyə və mükəmməl səthə malikdir.
Kommunikasiyanın gücləndirilməsi aerokosmik dizaynerləri və AM OEM-ləri bir araya gətirə və LCM və digər texnologiyalardan istifadə etməklə istehsal olunan keramika komponentlərinə tam etibar edə bilər.Texnologiya və təcrübə mövcuddur.Ar-Ge və prototipləşdirmə üçün AM-dən düşüncə tərzini dəyişdirməli və bunu geniş miqyaslı kommersiya tətbiqləri üçün irəliyə doğru yol kimi görməlidir.
Təhsillə yanaşı, aerokosmik şirkətlər də kadr, mühəndislik və sınaqlara vaxt ayıra bilərlər.İstehsalçılar metalları deyil, keramikaları qiymətləndirmək üçün müxtəlif standartlar və üsullarla tanış olmalıdırlar.Məsələn, Lithoz-un struktur keramika üçün iki əsas ASTM standartı möhkəmlik testi üçün ASTM C1161 və möhkəmlik testi üçün ASTM C1421-dir.Bu standartlar bütün üsullarla istehsal olunan keramikalara aiddir.Keramika aşqarlarının istehsalında çap addımı sadəcə formalaşdırma üsuludur və hissələr ənənəvi keramika ilə eyni növ sinterləmədən keçir.Buna görə keramika hissələrinin mikro quruluşu adi emal ilə çox oxşar olacaqdır.
Materialların və texnologiyanın davamlı inkişafına əsaslanaraq, əminliklə deyə bilərik ki, dizaynerlər daha çox məlumat əldə edəcəklər.Yeni keramika materialları işlənib hazırlanacaq və xüsusi mühəndislik ehtiyaclarına uyğunlaşdırılacaq.AM keramikadan hazırlanmış hissələr aerokosmik sahədə istifadə üçün sertifikatlaşdırma prosesini tamamlayacaq.Və təkmilləşdirilmiş modelləşdirmə proqramı kimi daha yaxşı dizayn alətləri təmin edəcək.
LCM texniki ekspertləri ilə əməkdaşlıq edərək, aerokosmik şirkətlər AM keramika proseslərini daxili olaraq qısaldaraq, xərcləri azaltmaqla və şirkətin öz əqli mülkiyyətinin inkişafı üçün imkanlar yarada bilər.Uzaqgörənlik və uzunmüddətli planlaşdırma ilə keramika texnologiyasına sərmayə qoyan aerokosmik şirkətlər növbəti on ildə və ondan sonrakı dövrdə bütün istehsal portfelində əhəmiyyətli faydalar əldə edə bilərlər.
AM Ceramics ilə tərəfdaşlıq qurmaqla, aerokosmik orijinal avadanlıq istehsalçıları əvvəllər ağlasığmaz komponentlər istehsal edəcəklər.
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 1 sentyabr 2021-ci ildə Ohayo ştatının Klivlend şəhərində keçirilən Seramika Sərgisində keramika aşqarlarının istehsalının üstünlüklərini effektiv şəkildə çatdırmağın çətinlikləri haqqında danışacaq.
Hipersəsli uçuş sistemlərinin inkişafı onilliklər ərzində mövcud olsa da, hazırda ABŞ-ın milli müdafiəsinin əsas prioritetinə çevrilərək bu sahəni sürətli inkişaf və dəyişiklik vəziyyətinə gətirib.Unikal multidissiplinar sahə kimi problem onun inkişafına kömək etmək üçün lazımi bacarıqlara malik mütəxəssislər tapmaqdır.Bununla belə, kifayət qədər mütəxəssis olmadıqda, bu, Ar-Ge mərhələsində ilk növbədə istehsal qabiliyyəti üçün dizaynın (DFM) qoyulması və daha sonra qənaətli dəyişikliklər etmək üçün çox gec olduqda istehsal boşluğuna çevrilməsi kimi bir innovasiya boşluğu yaradır.
Yeni yaradılmış Tətbiqi Hipersonika üzrə Universitet Alyansı (UCAH) kimi alyanslar bu sahəni inkişaf etdirmək üçün lazım olan istedadların yetişdirilməsi üçün mühüm mühit təmin edir.Tələbələr texnologiyanı inkişaf etdirmək və kritik hipersəs tədqiqatlarını inkişaf etdirmək üçün birbaşa universitet tədqiqatçıları və sənaye mütəxəssisləri ilə işləyə bilərlər.
UCAH və digər müdafiə konsorsiumları üzvlərə müxtəlif mühəndislik işləri ilə məşğul olmaq səlahiyyəti versə də, dizayndan tutmuş materialın hazırlanmasına və seçiminə qədər müxtəlif və təcrübəli istedadların yetişdirilməsi üçün daha çox iş görülməlidir.
Sahədə daha qalıcı dəyər təmin etmək üçün universitet alyansı sənaye ehtiyaclarına uyğunlaşdırmaqla, üzvləri sənayeyə uyğun araşdırmalara cəlb etməklə və proqrama sərmayə qoymaqla işçi qüvvəsinin inkişafını prioritet təşkil etməlidir.
Hipersəs texnologiyasını irimiqyaslı istehsal edilə bilən layihələrə çevirərkən mövcud mühəndislik və istehsalat işçiləri bacarıqları boşluğu ən böyük problemdir.Əgər ilkin tədqiqatlar bu düzgün adlandırılan ölüm vadisindən keçməzsə - Ar-Ge və istehsal arasındakı uçurum və bir çox iddialı layihələr uğursuzluğa düçar olur - onda biz tətbiq oluna bilən və mümkün həlli itirmişik.
ABŞ-ın istehsal sənayesi səsdən sürətli sürəti sürətləndirə bilər, lakin geridə qalma riski işçi qüvvəsinin ölçüsünü uyğunlaşdırmaq üçün genişləndirməkdir.Buna görə də hökumət və universitet inkişaf konsorsiumları bu planları həyata keçirmək üçün istehsalçılarla əməkdaşlıq etməlidirlər.
Sənayedə istehsalat emalatxanalarından mühəndislik laboratoriyalarına qədər təcrübə boşluqları var - bu boşluqlar yalnız hipersəs bazarı böyüdükcə genişlənəcək.İnkişaf etməkdə olan texnologiyalar sahədə bilikləri genişləndirmək üçün yeni işçi qüvvəsi tələb edir.
Hipersonik iş müxtəlif materialların və strukturların bir neçə fərqli əsas sahələrini əhatə edir və hər bir sahənin öz texniki problemləri var.Onlar yüksək səviyyədə təfərrüatlı bilik tələb edir və tələb olunan təcrübə yoxdursa, bu, inkişaf və istehsala maneələr yarada bilər.Əgər işi saxlamaq üçün kifayət qədər insanımız olmasa, yüksək sürətli istehsala olan tələbatla ayaqlaşmaq mümkün olmayacaq.
Məsələn, bizə son məhsulu hazırlaya bilən insanlar lazımdır.UCAH və digər konsorsiumlar müasir istehsalı təşviq etmək və istehsalın rolu ilə maraqlanan tələbələrin daxil olmasını təmin etmək üçün vacibdir.Çapraz funksional xüsusi işçi qüvvəsinin inkişafı səyləri vasitəsilə sənaye növbəti bir neçə il ərzində hipersəs uçuş planlarında rəqabət üstünlüyünü qoruya biləcək.
UCAH-ı yaratmaqla Müdafiə Nazirliyi bu sahədə imkanların yaradılmasına daha diqqətli yanaşmanı tətbiq etmək imkanı yaradır.Bütün koalisiyanın üzvləri tələbələrin niş qabiliyyətlərini öyrətmək üçün birlikdə çalışmalıdırlar ki, biz tədqiqatların sürətini qura və saxlaya bilək və ölkəmizə lazım olan nəticələri əldə etmək üçün genişləndirə bilək.
Hazırda qapalı olan NASA Advanced Composites Alliance uğurlu işçi qüvvəsinin inkişafı səyinin nümunəsidir.Onun effektivliyi elmi-tədqiqat işlərinin sənaye maraqları ilə birləşməsinin nəticəsidir ki, bu da innovasiyaların bütün inkişaf ekosistemində genişlənməsinə imkan verir.Sənaye liderləri iki-dörd il layihələr üzərində birbaşa NASA və universitetlərlə işləmişlər.Bütün üzvlər peşəkar bilik və təcrübə inkişaf etdirmiş, qeyri-rəqabətli mühitdə əməkdaşlıq etməyi öyrənmiş və gələcəkdə əsas sənaye oyunçularını yetişdirmək üçün kollec tələbələrini yetişdirmişlər.
Bu tip işçi qüvvəsinin inkişafı sənayedəki boşluqları doldurur və kiçik bizneslərə ABŞ-ın milli təhlükəsizliyi və iqtisadi təhlükəsizlik təşəbbüsləri üçün daha da inkişafa nail olmaq üçün sürətlə yeniliklər etmək və sahəni şaxələndirmək üçün imkanlar yaradır.
UCAH daxil olmaqla universitet ittifaqları hipersəs sahəsində və müdafiə sənayesində mühüm aktivlərdir.Onların tədqiqatları yeni yaranan yenilikləri təşviq etsə də, onların ən böyük dəyəri gələcək nəsil işçi qüvvəmizi yetişdirmək bacarığındadır.İndi konsorsium bu cür planlara investisiya qoymağa üstünlük verməlidir.Bununla onlar hipersəs innovasiyasının uzunmüddətli uğurunu dəstəkləyə bilərlər.
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.
Mürəkkəb, yüksək səviyyədə hazırlanmış məhsulların (məsələn, təyyarə komponentləri) istehsalçıları hər dəfə mükəmməlliyə sadiqdirlər.Manevr üçün yer yoxdur.
Təyyarə istehsalı son dərəcə mürəkkəb olduğundan, istehsalçılar hər bir addıma böyük diqqət yetirərək keyfiyyət prosesini diqqətlə idarə etməlidirlər.Bu, tənzimləyici tələblərə cavab verərkən dinamik istehsal, keyfiyyət, təhlükəsizlik və təchizat zənciri məsələlərini necə idarə etmək və onlara uyğunlaşmaq barədə dərin anlayış tələb edir.
Yüksək keyfiyyətli məhsulların çatdırılmasına bir çox amillər təsir etdiyi üçün mürəkkəb və tez-tez dəyişən istehsal sifarişlərini idarə etmək çətindir.Keyfiyyət prosesi yoxlama və dizayn, istehsal və sınaqların bütün aspektlərində dinamik olmalıdır.Sənaye 4.0 strategiyaları və müasir istehsal həlləri sayəsində bu keyfiyyət problemlərini idarə etmək və aradan qaldırmaq asanlaşıb.
Təyyarə istehsalında ənənəvi diqqət həmişə materiallara yönəlib.Əksər keyfiyyət problemlərinin mənbəyi kövrək qırılma, korroziya, metal yorğunluğu və ya digər amillər ola bilər.Bununla belə, bugünkü təyyarə istehsalı davamlı materiallardan istifadə edən qabaqcıl, yüksək mühəndislik texnologiyalarını ehtiva edir.Məhsulun yaradılması yüksək ixtisaslaşmış və mürəkkəb proseslərdən və elektron sistemlərdən istifadə edir.Ümumi əməliyyatların idarə edilməsi proqram həlləri artıq son dərəcə mürəkkəb problemləri həll edə bilməyəcək.
Qlobal təchizat zəncirindən daha mürəkkəb hissələr alına bilər, ona görə də montaj prosesi boyunca onların inteqrasiyasına daha çox fikir verilməlidir.Qeyri-müəyyənlik təchizat zəncirinin görünməsi və keyfiyyətin idarə edilməsi üçün yeni problemlər gətirir.Bu qədər hissələrin və hazır məhsulların keyfiyyətini təmin etmək daha yaxşı və inteqrasiya olunmuş keyfiyyət üsullarını tələb edir.
Sənaye 4.0 istehsal sənayesinin inkişafını təmsil edir və ciddi keyfiyyət tələblərinə cavab vermək üçün getdikcə daha qabaqcıl texnologiyalar tələb olunur.Dəstəkləyən texnologiyalara Əşyaların Sənaye İnterneti (IIoT), rəqəmsal mövzular, genişlənmiş reallıq (AR) və proqnozlaşdırıcı analitika daxildir.
Keyfiyyət 4.0 məhsullar, proseslər, planlaşdırma, uyğunluq və standartları əhatə edən məlumatlara əsaslanan istehsal prosesinin keyfiyyət metodunu təsvir edir.O, ənənəvi keyfiyyət metodlarını əvəz etmək əvəzinə, təşkilatın iş prosesini dəyişdirmək və mümkün məhsul və ya proseslərdə qüsurları aradan qaldırmaq üçün maşın öyrənməsi, qoşulmuş qurğular, bulud hesablamaları və rəqəmsal əkizlər daxil olmaqla, sənaye analoqları ilə eyni yeni texnologiyaların bir çoxundan istifadə etməklə qurulub.Keyfiyyət 4.0-ın ortaya çıxmasının məlumatlara etibarı artırmaq və ümumi məhsul yaratmaq metodunun bir hissəsi kimi keyfiyyətdən daha dərindən istifadə etməklə iş yeri mədəniyyətini daha da dəyişdirəcəyi gözlənilir.
Keyfiyyət 4.0 başlanğıcdan dizayn mərhələsinə qədər əməliyyat və keyfiyyət təminatı (QA) məsələlərini birləşdirir.Buraya məhsulların konseptuallaşdırılması və dizaynı daxildir.Son sənaye sorğularının nəticələri göstərir ki, əksər bazarlarda avtomatlaşdırılmış dizayn transferi prosesi yoxdur.Əllə həyata keçirilən proses daxili xəta və ya ünsiyyət dizaynı və təchizat zəncirindəki dəyişikliklər olub-olmamasından asılı olmayaraq səhvlər üçün yer buraxır.
Dizayndan əlavə, Quality 4.0 tullantıları azaltmaq, təkrar işləri azaltmaq və istehsal parametrlərini optimallaşdırmaq üçün proses mərkəzli maşın öyrənməsindən də istifadə edir.Bundan əlavə, o, həmçinin çatdırıldıqdan sonra məhsulun performansı ilə bağlı problemləri həll edir, məhsulun proqram təminatını uzaqdan yeniləmək üçün yerində rəydən istifadə edir, müştəri məmnuniyyətini qoruyur və nəticədə işin təkrarlanmasını təmin edir.O, Sənaye 4.0-ın ayrılmaz tərəfdaşına çevrilir.
Bununla belə, keyfiyyət yalnız seçilmiş istehsal keçidlərinə aid deyil.Keyfiyyət 4.0 inklüzivliyi istehsal təşkilatlarında hərtərəfli keyfiyyət yanaşmasını aşılaya bilər, məlumatların transformasiya gücünü korporativ düşüncənin ayrılmaz hissəsinə çevirir.Təşkilatın bütün səviyyələrində uyğunluq ümumi keyfiyyət mədəniyyətinin formalaşmasına kömək edir.
Heç bir istehsal prosesi 100% vaxtda mükəmməl işləyə bilməz.Dəyişən şərtlər düzəliş tələb edən gözlənilməz hadisələrə səbəb olur.Keyfiyyətdə təcrübəsi olanlar başa düşürlər ki, hər şey mükəmməlliyə doğru irəliləmək prosesindən gedir.Problemləri mümkün qədər tez aşkar etmək üçün keyfiyyətin prosesə daxil edilməsini necə təmin edirsiniz?Qüsuru tapanda nə edəcəksən?Bu problemi yaradan hər hansı xarici amillər varmı?Bu problemin yenidən baş verməsinin qarşısını almaq üçün yoxlama planında və ya sınaq prosedurunda hansı dəyişiklikləri edə bilərsiniz?
Hər bir istehsal prosesinin əlaqəli və əlaqəli keyfiyyət prosesi olduğuna dair bir zehniyyət qurun.Bir-bir əlaqənin olduğu bir gələcək təsəvvür edin və keyfiyyəti daim ölçün.Təsadüfi nə olursa olsun, mükəmməl keyfiyyət əldə edilə bilər.Hər bir iş mərkəzi problemlər baş verməzdən əvvəl təkmilləşdirilməli sahələri müəyyən etmək üçün gündəlik olaraq göstəriciləri və əsas performans göstəricilərini (KPI) nəzərdən keçirir.
Bu qapalı dövrə sistemində hər bir istehsal prosesi prosesi dayandırmaq, prosesin davam etməsinə imkan vermək və ya real vaxt rejimində düzəlişlər etmək üçün əks əlaqə təmin edən keyfiyyət nəticəsinə malikdir.Sistem yorğunluqdan və ya insan səhvindən təsirlənmir.Təyyarə istehsalı üçün nəzərdə tutulmuş qapalı dövrəli keyfiyyət sistemi daha yüksək keyfiyyət səviyyələrinə nail olmaq, dövriyyə müddətlərini qısaltmaq və AS9100 standartlarına uyğunluğu təmin etmək üçün vacibdir.
On il əvvəl QA-nı məhsul dizaynına, bazar araşdırmasına, təchizatçılara, məhsul xidmətlərinə və ya müştəri məmnuniyyətinə təsir edən digər amillərə yönəltmək fikri qeyri-mümkün idi.Məhsul dizaynının daha yüksək orqandan gəldiyi başa düşülür;keyfiyyət bu dizaynların çatışmazlıqlarından asılı olmayaraq konveyerdə yerinə yetirilməsidir.
Bu gün bir çox şirkət biznesin necə aparılacağını yenidən düşünür.2018-ci ildə mövcud status-kvo artıq mümkün olmaya bilər.Getdikcə daha çox istehsalçı daha ağıllı və daha ağıllı olur.Daha çox bilik mövcuddur ki, bu da ilk dəfə daha yüksək səmərəlilik və performansla düzgün məhsulu yaratmaq üçün daha yaxşı intellekt deməkdir.