これは、航空宇宙の相手先商標製造会社 (OEM)、賃貸業者、および保守、修理、オーバーホール (MRO) ビジネスが現在直面している複雑で変化する一連の状況です。 高度なアディティブ マニュファクチャリング (AM) は、サプライ チェーン全体で航空宇宙 MRO を民主化し、部品のコストを削減し、短時間で提供しようとしています。
積層造形用金属粉末
MROが直面する課題
MRO のマルチソース ビジネス環境には、航空機の OEM と大小の専任サプライヤーが含まれます。 ほとんどの企業は、部品交換が現在可能にしているより大きな役割とより高いマージンを望んでいます。 課題は、高コスト、少量、壊滅的な配送スケジュールをどのように解決するかです。
ブレード、ステーター、ハウジング、およびその他のエンジン コンポーネントの鋳造部品の摩耗した工具を交換することは問題があります。 ツーリングには数万ドルから数十万ドルの費用がかかる場合があります。 保管コストが高く、20 ～ 50 年の製品サイクル、または一度にわずか 10 ～ XNUMX 個のコンポーネントの部品を実行するために、数千種類の部品を含む退屈で厳格なプロセス。
鋳造は資本集約的な技術であり、設計変更に柔軟性がなく、リード タイムが長く、サプライ チェーンを安定させるために大量の在庫が必要になります。 コモディティ付加製造 (AM) には、それ自体の問題があります。連続生産用の機械の調整、測定可能な品質の達成、良好な歩留まり、許容できる部品あたりのコスト、および後処理による合理的なターンアラウンドです。 しかし、コモディティ AM を使用する大規模な MRO メーカーは、特定の限定された飛行に適した部品を製造するための認証を確保するためのリソースを持っており、時には数百万ドルの費用がかかります。
航空宇宙部品の需要に追いつき、コモディティ AM の不足を回避するには、高度な AM システムが必要です。 OEM や MRO 向けに AM を民主化し、部品のオンデマンド生産を高速で費用対効果が高く、CNC 機械加工とほぼ同じくらい予測可能にするために、力と出来事が一致しています。
AM プロセス認証の変更
民間航空機製造の大手企業は、飛行用に認定された AM 部品を製造できるように内部材料仕様を開発しました。 AM の特性評価とテストに多額の費用を費やしたこれらのアーリー アダプターに対して、FAA 14 CFR 21.1 は、機体およびエンジン タイプの証明書保有者が市場にサービスを提供することを許可しています。
MRO分野の他のものについては、FAAが承認した仕様または許容物はほとんどまたはまったく利用できませんでした. MRO 市場は、認証に関する重大な課題に直面しており、AM の広範な使用を妨げています。
堅牢で標準化されたデータ セットである MMPDS Volume 2 for Additive Materials にアクセスすることで、MRO は多大な時間と費用を必要とする極端な単独の取り組みを行うことなく、AM を採用できます。 Metallic Materials Properties Development & Standardization (MMPDS) は、FAA、DOD、および NASA によって認められた設計許容値の業界ソースです。 これは、部品や修理に使用できる材料仕様、通常は AMS (Aerospace Material Standards) を参照しています。
層の高さの変化を検出します。 次世代 AM システムの品質保証機能は、ビルドに不要な突出の兆候が見られるかどうかを追跡します。 警告しきい値を超えると、ユーザーに警告が表示されます。
直接部品交換
MRO の最も差し迫ったニーズは、既存の飛行機を飛ばし続けるために、ステーター ベーン、ベアリング ハウジング、およびその他の主要コンポーネントの複製を作成することです。 AM は、その並外れた部品統合とブランク シート設計機能で認められていますが、直接 (正確な) 部品交換の経済性にも適しています。 鋳造能力の漸進的な増加には数千万ドルの費用がかかる可能性がありますが、AM を使用した部品生産には機械あたり 1 万ドルから 2 万ドルの費用がかかる可能性があります。 さらに、AM は、鋳造プロセスとは対照的に、生産できる量と各マシンから印刷できる形状の無限のタイプにおいて柔軟です。 AM は、鋳造よりも優れた引張材料品質と高密度で同じ部品を製造することもできます。
一連の AM マシンは、同一のパーツ ストリームのフル生産ボリュームに取り組み、MRO に適したほぼオンデマンドの在庫フルフィルメントに切り替えることができます。 または、将来の製品の設計から製造までのコンセプトのプロトタイプを作成することもできます。 この低コストで柔軟な AM の代替品は、メーカーの既存の鋳造および機械加工のポートフォリオと調和して、サプライ チェーンのダイナミクスを改善できます。 より速く、より良く、より機敏に、より安価に。
デュアルレーザー金属積層造形
高度な AM 性能
鋳造も従来のAMも限界があります。 最近の AM 材料ガイドラインは変更を奨励し、新しい MRO AM ソリューションへの投資を促進する可能性があります。 Advanced AM は、自動化、品質とプロセスの監視、非接触リコータ ブレード、制御された雰囲気、市場を開拓するためのソフトウェアを既に提供しています。
エンジニアは、Velo3D 付加製造システムで印刷された、内部サポートのないチタン燃料タンクを調べます。 このようなタンク/圧力容器は、航空宇宙および防衛用途向けに設計されています。
大気組成の分析は、航空宇宙の品質基準を達成するために重要です。 製造業者が金属部品を高温で完璧とは言えないビルド チャンバー環境でプリントすると、材料が固化するときに大気中の不要な原子や分子が材料に取り込まれる可能性があります。 チャンバー内の酸素が過剰になると、酸化や気孔率が発生する可能性があります。 水素は、完成した金属と反応して脆化する可能性があります。 少量の湿気がレーザーの下でイオン化し、部品の品質が損なわれる可能性があります。 最高の AM 開発者は、品質と設計の自由度を確保するために、マイクロチップ業界から雰囲気制御戦略を取り入れています。
適切なパウダーベッドの高さは、AM が以前に鋳造された航空宇宙部品を確実に製造できるようにするために重要です。 ビルド中は、隆起、波、または変動のない正しいパウダーベッドの高さを維持することが不可欠です。 粉末床は溶接プロセスの原料であり、一貫した原料は品質にとって重要です。 コモディティ AM では、ブレードがフロントガラスのワイパーとして機能するため、パウダー ベッド内の固体金属の隆起が最も頻繁に発生する問題です。 次世代 AM システムは、非接触リコーター アームと統合計測を提供するため、パウダー ベッドのトポロジーは常に定量的に測定され、不整合がないか監視されます。 これは、AM が従来の製造プロセスのプロセス管理を超えるもう XNUMX つの例です。
航空宇宙 OEM と MRO 部品交換サービスが直面する製造と経済の絡み合った課題に対処するためのオプションが拡大しています。 AM の進行が遅いことに対するフラストレーションは、もはや正当化されません。 高度な AM を使用する航空宇宙の委託製造業者は、必要に応じてオリジナルの鋳造品と同等またはそれ以上の品質で、少量かつ低コストで交換部品を製造する準備ができています。
この記事は、もともとに公開されました https://www.aerospacemanufacturinganddesign.com
