Neffens SmarTech, in advysbedriuw foar produksjetechnology, is loftfeart de twadde grutste yndustry dy't betsjinne wurdt troch additive manufacturing (AM), twadde allinich nei medisinen.D'r is lykwols noch in gebrek oan bewustwêzen fan it potinsjeel fan additive fabrikaazje fan keramyske materialen yn 'e rappe fabrikaazje fan loftfeartkomponinten, ferhege fleksibiliteit en kosten-effektiviteit.AM kin sterkere en lichtere keramyske dielen rapper en duorsumer produsearje - it ferminderjen fan arbeidskosten, it minimalisearjen fan hânmjittige montage, en it ferbetterjen fan effisjinsje en prestaasjes troch ûntwerp ûntwikkele troch modellering, wêrtroch it gewicht fan it fleantúch ferminderje.Derneist, additive manufacturing keramyske technology jout dimensionale kontrôle fan klear dielen foar funksjes lytser as 100 mikrons.
It wurd keramyk kin lykwols de misferstân fan brosheid oproppe.Yn feite produsearret additive-produsearre keramyk lichtere, fynere dielen mei grutte strukturele sterkte, taaiens en wjerstân tsjin in breed temperatuerberik.Forward-looking bedriuwen keare ta keramyske manufacturing komponinten, ynklusyf nozzles en propellers, elektryske isolators en turbine blades.
Bygelyks, hege suverens aluminium hat hege hurdens, en hat in sterke corrosie ferset en temperatuer berik.Komponinten makke fan alumina binne ek elektrysk isolearjend by de hege temperatueren dy't gewoanlik binne yn aerospacesystemen.
Zirconia-basearre keramyk kin foldwaan oan in protte tapassingen mei ekstreme materiaal easken en hege meganyske stress, lykas hege-ein metalen moulding, kleppen en lagers.Silicon nitride keramyk hat hege sterkte, hege taaiens en treflike termyske skok ferset, likegoed as goede gemyske ferset tsjin de corrosie fan in ferskaat oan soeren, alkalis en raand metalen.Silisiumnitride wurdt brûkt foar isolatoaren, waaiers, en hege temperatuer leech-dielektryske antennes.
Composite keramyk jout ferskate winsklike kwaliteiten.Silisium-basearre keramyk tafoege mei alumina en sirkoon hawwe bewiisd goed te prestearjen yn 'e fabrikaazje fan ienkristal-castings foar turbinebladen.Dit is om't de keramyske kearn makke fan dit materiaal in heul lege thermyske útwreiding hat oant 1.500 ° C, hege porositeit, poerbêste oerflakkwaliteit en goede leachberens.It printsjen fan dizze kearnen kin turbine-ûntwerpen produsearje dy't hegere wurktemperatueren kinne wjerstean en motoreffisjinsje ferheegje.
It is bekend dat it ynjeksjefoarmjen of ferwurkjen fan keramyk heul lestich is, en it ferwurkjen leveret beheinde tagong ta de komponinten dy't wurde produsearre.Funksjes lykas tinne muorren binne ek lestich te bewurkjen.
Lithoz brûkt lykwols litografy-basearre keramyske manufacturing (LCM) om krekte, kompleksfoarmige 3D-keramyske komponinten te meitsjen.
Fanôf it CAD-model wurde de detaillearre spesifikaasjes digitaal oerbrocht nei de 3D-printer.Tapasse dan it krekt formulearre keramyske poeder oan 'e boppekant fan' e transparante bak.It beweechbere bouplatfoarm wurdt ûnderdompele yn de modder en dan selektyf bleatsteld oan sichtber ljocht fan ûnderen.It laachôfbylding wurdt generearre troch in digitaal mikrospegelapparaat (DMD) keppele mei it projeksjesysteem.Troch dit proses te werheljen kin in trijediminsjonaal grien diel laach foar laach oanmakke wurde.Nei thermyske post-behanneling wurdt it bynmiddel fuortsmiten en de griene dielen wurde sintere-kombinearre troch in spesjale ferwaarmingsproses - om in folslein dichte keramyske diel te meitsjen mei poerbêste meganyske eigenskippen en oerflakkwaliteit.
LCM technology soarget foar in ynnovative, kosten-effektive en flugger proses foar ynvestearrings casting fan turbine motor komponinten-bypassing de djoere en moeisame skimmel manufacturing nedich foar ynjeksje moulding en ferlern wax casting.
LCM kin ek ûntwerpen realisearje dy't net mei oare metoaden kinne wurde berikt, wylst folle minder grûnstoffen brûkt wurde as oare metoaden.
Nettsjinsteande it grutte potinsjeel fan keramyske materialen en LCM-technology, is d'r noch in gat tusken AM-fabrikanten fan orizjinele apparatuer (OEM) en loftfeartûntwerpers.
Ien reden kin wjerstân wêze tsjin nije produksjemetoaden yn yndustry mei benammen strange feiligens- en kwaliteitseasken.Aerospace-produksje fereasket in protte ferifikaasje- en kwalifikaasjeprosessen, lykas yngeande en strange testen.
In oar obstakel omfettet it leauwen dat 3D-printsjen benammen allinich geskikt is foar ienmalige rappe prototyping, ynstee fan alles dat yn 'e loft yn gebrûk nommen wurde kin.Nochris, dit is in misferstân, en 3D printe keramyske komponinten binne bewiisd te wurde brûkt yn massa produksje.
In foarbyld is de fabrikaazje fan turbineblêden, wêrby't it AM-keramyske proses ienkristal (SX) kearnen produseart, lykas rjochtingssolidifikaasje (DS) en equiaxed casting (EX) turbineblêden fan superlegering.Kearnen mei komplekse tûke struktueren, meardere muorren en slepende rânen minder as 200μm kinne wurde produsearre fluch en ekonomysk, en de lêste komponinten hawwe konsekwint dimensionale krektens en poerbêst oerflak finish.
Ferbetterjen fan kommunikaasje kin loftfeartûntwerpers en AM OEM's byinoar bringe en folslein fertrouwe op keramyske komponinten produsearre mei LCM en oare technologyen.Technology en ekspertize bestean.It moat de manier fan tinken feroarje fan AM foar R&D en prototyping, en it sjen as de wei foarút foar grutskalige kommersjele applikaasjes.
Njonken ûnderwiis kinne loftfeartbedriuwen ek tiid ynvestearje yn personiel, engineering en testen.Fabrikanten moatte bekend wêze mei ferskate noarmen en metoaden foar it evaluearjen fan keramyk, net metalen.Bygelyks, de twa wichtige ASTM-standerts fan Lithoz foar struktureel keramyk binne ASTM C1161 foar sterktetesten en ASTM C1421 foar testen fan taaiens.Dizze noarmen jilde foar keramyk produsearre troch alle metoaden.Yn keramyske additive manufacturing, de printing stap is gewoan in foarmjen metoade, en de dielen ûndergeane deselde soarte fan sintering as tradisjonele keramyk.Dêrom sil de mikrostruktuer fan keramyske dielen heul ferlykber wêze mei konvinsjonele ferwurking.
Op grûn fan de trochgeande foarútgong fan materialen en technology, kinne wy ​​mei fertrouwen sizze dat ûntwerpers mear gegevens sille krije.Nije keramyske materialen sille wurde ûntwikkele en oanpast neffens spesifike technyske behoeften.Dielen makke fan AM-keramyk sille it sertifikaasjeproses foltôgje foar gebrûk yn 'e loftfeart.En sil foarsjen bettere ûntwerp ark, lykas ferbettere modeling software.
Troch gear te wurkjen mei technyske saakkundigen fan LCM kinne loft- en romtebedriuwen AM-keramyske prosessen yntern yntrodusearje - tiid ferkoarte, kosten ferminderje en kânsen meitsje foar de ûntwikkeling fan it eigen yntellektuele eigendom fan it bedriuw.Mei foarútsjoch en planning op lange termyn kinne loft- en romtebedriuwen dy't ynvestearje yn keramyske technology yn 'e kommende tsien jier en fierder wichtige foardielen krije yn har heule produksjeportefúlje.
Troch it oprjochtsjen fan in gearwurkingsferbân mei AM Ceramics, sille fabrikanten fan orizjinele apparatuer foar loftfeart komponinten produsearje dy't earder ûnfoarstelber wiene.
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 sil sprekke oer de swierrichheden fan it effektyf kommunisearjen fan de foardielen fan keramyske additive manufacturing op 'e Ceramics Expo yn Cleveland, Ohio op 1 septimber 2021.
Hoewol de ûntwikkeling fan hypersonyske flechtsystemen al tsientallen jierren bestien hat, is it no de topprioriteit wurden fan 'e Amerikaanske nasjonale ferdigening, en bringt dit fjild yn in steat fan rappe groei en feroaring.As unyk multydissiplinêr fjild is de útdaging om saakkundigen te finen mei de nedige feardigens om har ûntwikkeling te befoarderjen.As d'r lykwols net genôch saakkundigen binne, ûntstiet in ynnovaasjekloof, lykas ûntwerp foar manufacturability (DFM) earst yn 'e R&D-faze te setten, en dan omsette yn in produksjekloof as it te let is om kosten-effektive feroarings oan te bringen.
Alliânsjes, lykas de nij oprjochte University Alliance for Applied Hypersonica (UCAH), jouwe in wichtige omjouwing foar it kultivearjen fan de talinten dy't nedich binne om it fjild te befoarderjen.Studinten kinne direkt wurkje mei universitêre ûndersikers en professionals yn 'e yndustry om technology te ûntwikkeljen en kritysk hypersoanysk ûndersyk te befoarderjen.
Hoewol UCAH en oare definsjekonsortia leden autorisearre om mei te dwaan oan in ferskaat oan yngenieurbanen, moat mear wurk dien wurde om ferskate en betûfte talinten te kultivearjen, fan ûntwerp oant materiaalûntwikkeling en seleksje oant produksjeworkshops.
Om mear bliuwende wearde op it fjild te leverjen, moat de universitêre alliânsje de ûntwikkeling fan arbeidskrêft in prioriteit meitsje troch ôfstimming te meitsjen mei de behoeften fan 'e yndustry, leden te belûken by yndustry-passend ûndersyk, en ynvestearje yn it programma.
By it transformearjen fan hypersonyske technology yn grutskalige produsearbere projekten, is de besteande gap yn technyk en produksjefeardigens de grutste útdaging.As ier ûndersyk net oer dizze passend neamde delling fan 'e dea - de kloof tusken R&D en fabrikaazje, en in protte ambisjeuze projekten binne mislearre - dan hawwe wy in tapaslike en mooglike oplossing ferlern.
De Amerikaanske produksjesektor kin de supersonyske snelheid fersnelle, mar it risiko om efter te fallen is om de grutte fan 'e arbeidskrêft út te wreidzjen om te passen.Dêrom moatte de oerheid en universitêre ûntwikkelingskonsortia gearwurkje mei fabrikanten om dizze plannen yn 'e praktyk te bringen.
De yndustry hat hiaten yn feardigens ûnderfûn fan fabrikaazjeworkshops oant yngenieurlaboratoaren - dizze hiaten sille allinich grutter wurde as de hypersonyske merk groeit.Opkommende technologyen fereaskje in opkommende arbeidskrêft om kennis op it fjild út te wreidzjen.
Hypersoanysk wurk omspant ferskate ferskillende kaaigebieten fan ferskate materialen en struktueren, en elk gebiet hat syn eigen set fan technyske útdagings.Se fereaskje in heech nivo fan detaillearre kennis, en as de fereaske saakkundigens net bestiet, kin dit obstakels meitsje foar ûntwikkeling en produksje.As wy net genôch minsken hawwe om de baan te behâlden, sil it ûnmooglik wêze om de fraach nei hege snelheidsproduksje by te hâlden.
Wy hawwe bygelyks minsken nedich dy't it einprodukt bouwe kinne.UCAH en oare konsortia binne essensjeel om moderne fabrikaazje te befoarderjen en te soargjen dat studinten ynteressearre binne yn 'e rol fan fabrikaazje binne opnommen.Troch krúsfunksjonele tawijde ynspanningen foar ûntwikkeling fan arbeidskrêft, sil de yndustry yn 'e kommende jierren in konkurrinsjefoardiel kinne behâlde yn hypersonyske flechtplannen.
Troch it oprjochtsjen fan UCAH kreëarret de ôfdieling fan Definsje in kâns om in mear rjochte oanpak oan te nimmen foar it bouwen fan mooglikheden yn dit gebiet.Alle koalysjeleden moatte gearwurkje om de niche-mooglikheden fan 'e studinten te trenen, sadat wy it momentum fan ûndersyk kinne bouwe en ûnderhâlde en it útwreidzje om de resultaten te produsearjen dy't ús lân nedich is.
De no sletten NASA Advanced Composites Alliance is in foarbyld fan in suksesfolle ynspanning foar ûntwikkeling fan personiel.De effektiviteit dêrfan is it resultaat fan it kombinearjen fan R&D-wurk mei yndustrybelangen, wêrtroch ynnovaasje kin útwreidzje troch it heule ûntwikkelingekosysteem.Yndustrylieders hawwe twa oant fjouwer jier direkt mei NASA en universiteiten wurke oan projekten.Alle leden hawwe profesjonele kennis en ûnderfining ûntwikkele, leard om gear te wurkjen yn in net-kompetitive omjouwing, en kolleezje-studinten koestere om te ûntwikkeljen om wichtige yndustryspilers yn 'e takomst te koesterjen.
Dit soarte fan personielsûntwikkeling foltôget gatten yn 'e sektor en biedt kânsen foar lytse bedriuwen om fluch te ynnovearjen en it fjild te diversifisearjen om fierdere groei te berikken dy't befoarderlik is foar Amerikaanske nasjonale feiligens en ekonomyske feiligensinisjativen.
Universitêre alliânsjes ynklusyf UCAH binne wichtige aktiva yn it hypersonyske fjild en definsje-yndustry.Hoewol har ûndersyk opkommende ynnovaasjes hat befoardere, leit har grutste wearde yn har fermogen om ús folgjende generaasje personiel te trenen.It konsortium moat no foarrang jaan oan ynvestearrings yn sokke plannen.Troch dit te dwaan kinne se helpe om it sukses op lange termyn fan hypersonyske ynnovaasje te befoarderjen.
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.
Produsinten fan komplekse, tige yngenieurde produkten (lykas fleantúchkomponinten) binne elke kear ynsette foar perfeksje.Der is gjin romte foar manoeuvre.
Om't de produksje fan fleantugen ekstreem kompleks is, moatte fabrikanten it kwaliteitsproses soarchfâldich beheare, mei grutte oandacht foar elke stap.Dit fereasket in djipgeand begryp fan hoe't jo kinne beheare en oanpasse oan dynamyske problemen mei produksje, kwaliteit, feiligens en leveringsketen, wylst se foldogge oan regeljouwingeasken.
Om't in protte faktoaren ynfloed hawwe op 'e levering fan produkten fan hege kwaliteit, is it lestich om komplekse en faak feroarjende produksjeopdrachten te behearjen.It kwaliteitsproses moat dynamysk wêze yn elk aspekt fan ynspeksje en ûntwerp, produksje en testen.Mei tank oan Industry 4.0-strategyen en moderne produksjeoplossingen binne dizze kwaliteitsútdagings makliker wurden te behearjen en te oerwinnen.
De tradisjonele fokus fan fleantúchproduksje hat altyd west op materialen.De boarne fan de measte kwaliteitsproblemen kin brosse breuk, korrosysje, metaalwurgens of oare faktoaren wêze.De hjoeddeiske fleantúchproduksje omfettet lykwols avansearre, heech manipulearre technologyen dy't resistinte materialen brûke.Produkt skepping brûkt heul spesjalisearre en komplekse prosessen en elektroanyske systemen.Algemiene softwareoplossingen foar operaasjebehear kinne miskien net langer ekstreem komplekse problemen oplosse.
Mear komplekse dielen kinne wurde kocht fan 'e wrâldwide oanbodketen, dus mear omtinken moat wurde jûn oan it yntegrearjen fan se yn' e heule assemblageproses.Unwissichheid bringt nije útdagings foar sichtberens fan supply chain en kwaliteitsbehear.It garandearjen fan de kwaliteit fan safolle dielen en ôfmakke produkten fereasket bettere en mear yntegreare kwaliteitsmetoaden.
Industry 4.0 fertsjintwurdiget de ûntwikkeling fan 'e produksjesektor, en mear en mear avansearre technologyen binne nedich om te foldwaan oan strange kwaliteitseasken.Stypjende technologyen omfetsje Industrial Internet of Things (IIoT), digitale threaden, augmented reality (AR), en foarsizzende analytiken.
Kwaliteit 4.0 beskriuwt in data-oandreaune kwaliteitsmetoade foar produksjeproses mei produkten, prosessen, planning, neilibjen en noarmen.It is boud op ynstee fan tradisjonele kwaliteitsmetoaden te ferfangen, mei in protte fan deselde nije technologyen as har yndustriële tsjinhingers, ynklusyf masine learen, ferbûne apparaten, cloud computing, en digitale twillingen om de workflow fan 'e organisaasje te transformearjen en mooglike produkten of prosessen te eliminearjen Defekten.De opkomst fan Kwaliteit 4.0 wurdt ferwachte om de kultuer fan 'e wurkflier fierder te feroarjen troch it fergrutsjen fan it fertrouwen op gegevens en in djipper gebrûk fan kwaliteit as ûnderdiel fan' e algemiene metoade foar it meitsjen fan produkten.
Kwaliteit 4.0 yntegreart problemen mei operasjonele en kwaliteitsfersekering (QA) fan it begjin oant it ûntwerpstadium.Dit omfettet hoe't jo produkten konseptualisearje en ûntwerpe.Resinte resultaten fan yndustryûndersyk jouwe oan dat de measte merken gjin automatisearre proses foar ûntwerpferfier hawwe.It hânmjittich proses lit romte foar flaters, oft it is in ynterne flater of kommunisearjen ûntwerp en feroarings oan de supply ketting.
Neist ûntwerp brûkt Quality 4.0 ek proses-sintraal masine-learen om ôffal te ferminderjen, rework te ferminderjen en produksjeparameters te optimalisearjen.Derneist lost it ek problemen mei produktprestaasjes nei levering op, brûkt feedback op-site om produktsoftware op ôfstân te aktualisearjen, ûnderhâldt klanttefredenheid, en soarget úteinlik foar werhelling fan saken.It wurdt in ûnskiedbere partner fan Industry 4.0.
Kwaliteit is lykwols net allinich fan tapassing op selekteare produksjelinks.De ynklusiviteit fan Kwaliteit 4.0 kin in wiidweidige kwaliteitsoanpak ynmeitsje yn produksjeorganisaasjes, wêrtroch't de transformative krêft fan gegevens in yntegraal ûnderdiel is fan bedriuwsdenken.Neilibjen op alle nivo's fan 'e organisaasje draacht by oan de foarming fan in algemiene kwaliteitskultuer.
Gjin produksjeproses kin perfekt yn 100% fan 'e tiid rinne.Feroarjende betingsten lûke ûnfoarsjoene eveneminten út dy't sanearjen nedich binne.Dejingen dy't ûnderfining hawwe yn kwaliteit begripe dat it allegear giet oer it proses fan beweging nei perfeksje.Hoe soargje jo derfoar dat kwaliteit yn it proses opnommen wurdt om problemen sa betiid mooglik te ûntdekken?Wat sille jo dwaan as jo it defekt fine?Binne d'r eksterne faktoaren dy't dit probleem feroarsaakje?Hokker feroarings kinne jo meitsje oan it ynspeksjeplan of testproseduere om foar te kommen dat dit probleem opnij bart?
Fêstigje in mentaliteit dat elk produksjeproses in besibbe en relatearre kwaliteitsproses hat.Stel jo in takomst foar wêr't in ien-op-ien relaasje is en konstant kwaliteit mjitte.Gjin saak wat bart willekeurich, perfekte kwaliteit kin berikt wurde.Elk wurksintrum beoardielet yndikatoaren en yndikatoaren foar wichtige prestaasjes (KPI's) op deistige basis om gebieten foar ferbettering te identifisearjen foardat problemen foarkomme.
Yn dit sletten-loopsysteem hat elk produksjeproses in kwaliteitskonklúzje, dy't feedback jout om it proses te stopjen, it proses troch te gean, of real-time oanpassingen te meitsjen.It systeem wurdt net beynfloede troch wurgens of minsklike flater.In sletten-loop kwaliteitssysteem ûntworpen foar fleantúchproduksje is essensjeel om hegere kwaliteitsnivo's te berikken, syklustiden te ferkoartjen en te garandearjen neilibjen fan AS9100-noarmen.
Tsien jier lyn wie it idee om QA te fokusjen op produktûntwerp, merkûndersyk, leveransiers, produkttsjinsten of oare faktoaren dy't de klanttefredenheid beynfloedzje, ûnmooglik.Produktûntwerp wurdt begrepen te kommen fan in hegere autoriteit;kwaliteit giet oer it útfieren fan dizze ûntwerpen op 'e gearkomste line, nettsjinsteande har tekoartkommingen.
Tsjintwurdich tinke in protte bedriuwen oer hoe't se saken dwaan kinne.De status quo yn 2018 is mooglik net mear mooglik.Hieltyd mear fabrikanten wurde slimmer en tûker.Mear kennis is beskikber, dat betsjut bettere yntelliginsje om it juste produkt yn 'e earste kear te bouwen, mei hegere effisjinsje en prestaasjes.