Laut SmarTech, enger Fabrikatiounstechnologie Berodungsfirma, ass Raumfaart déi zweetgréisste Industrie zerwéiert vun der additiv Fabrikatioun (AM), zweet nëmmen op Medizin.Wéi och ëmmer, et gëtt nach ëmmer e Manktem u Bewosstsinn iwwer d'Potenzial vun der additiv Fabrikatioun vu Keramikmaterialien an der rapider Fabrikatioun vu Raumfaartkomponenten, erhéicht Flexibilitéit a Käschteneffizienz.AM kann méi staark a liicht Keramik Deeler méi séier a méi nohalteg-Reduktioun Aarbechtskäschte produzéiere, manuell Montage minimiséieren, an Effizienz a Leeschtung verbesseren duerch Design entwéckelt duerch Modelléierung, doduerch d'Gewiicht vum Fliger reduzéieren.Zousätzlech, additiv Fabrikatioun Keramik Technologie gëtt Dimensiounskontroll vun fäerdeg Deeler fir Funktiounen méi kleng wéi 100 Mikron.
Wéi och ëmmer, d'Wuert Keramik kann de Mëssverständnis vun der Brëtschegkeet zauberen.Tatsächlech produzéiert additiv hiergestallt Keramik méi hell, méi fein Deeler mat grousser struktureller Kraaft, Zähegkeet a Resistenz zu engem breet Temperaturbereich.Forward-sicht Firme wenden sech op Keramik-Fabrikatiounskomponenten, dorënner Düsen a Propeller, elektresch Isolatoren an Turbinblieder.
Zum Beispill, héich Rengheet Alumina huet héich hardness, an huet eng staark corrosion Resistenz an Temperatur Gamme.Komponenten aus Aluminiumoxid sinn och elektresch isoléierend bei den héijen Temperaturen, déi an de Raumfaartsystemer heefeg sinn.
Zirconia-baséiert Keramik kann vill Uwendungen mat extremen Materialfuerderungen an héije mechanesche Stress erfëllen, sou wéi High-End Metallformen, Ventile a Lager.Siliziumnitrid Keramik huet héich Kraaft, héich Zähegkeet an exzellent thermesch Schockbeständegkeet, souwéi gutt chemesch Resistenz géint d'Korrosioun vu verschiddene Säuren, Alkalien a geschmollte Metaller.Siliziumnitrid gëtt fir Isolatoren, Impelleren an Héichtemperatur niddereg-dielektresch Antennen benotzt.
Komposit Keramik bitt verschidde wënschenswäert Qualitéiten.Silicon-baséiert Keramik, déi mat Aluminiumoxid an Zirkon bäigefüügt huet, hunn bewisen datt se gutt bei der Fabrikatioun vun eenzel Kristallgosser fir Turbinblades maachen.Dëst ass well de Keramikkär aus dësem Material ganz geréng thermesch Expansioun bis 1.500 ° C huet, héich Porositéit, exzellent Uewerflächequalitéit a gutt Leachbarkeet.D'Dréckerei vun dëse Kären kann Turbinentwerfer produzéieren déi méi héich Operatiounstemperature widderstoen an d'Motoreffizienz erhéijen.
Et ass bekannt datt d'Injektiounsformen oder d'Bearbechtung vu Keramik ganz schwéier ass, an d'Bearbechtung gëtt limitéiert Zougang zu de Komponenten déi hiergestallt ginn.Fonctiounen wéi dënn Maueren sinn och schwéier ze Maschinn.
Wéi och ëmmer, Lithoz benotzt Lithographie-baséiert Keramik Fabrikatioun (LCM) fir präzis, komplex geformt 3D Keramik Komponenten ze fabrizéieren.
Vun dem CAD Modell un, ginn déi detailléiert Spezifikatioune digital op den 3D Drécker transferéiert.Da gëlt de präzis formuléierte Keramikpulver op d'Spëtzt vum transparenten Container.Déi bewegbar Konstruktiounsplattform gëtt an de Schlamm ënnerdaach an dann selektiv u sichtbarem Liicht vun ënnen ausgesat.D'Schichtbild gëtt generéiert vun engem digitale Mikrospigelapparat (DMD) gekoppelt mam Projektiounssystem.Andeems Dir dëse Prozess widderhëlt, kann en dreidimensionalen gréngen Deel Schicht fir Schicht generéiert ginn.No der thermescher Postbehandlung gëtt de Bindemittel ofgeschaaft an déi gréng Deeler sinn gesintert-kombinéiert duerch e speziellen Heizungsprozess - fir e komplett dichte Keramikdeel mat exzellente mechanesche Eegeschaften an Uewerflächqualitéit ze produzéieren.
LCM Technologie bitt en innovativen, kosteneffizienten a méi séiere Prozess fir d'Investitiounsgoss vun Turbinmotorkomponenten ëmzegoen, déi deier an ustrengend Schimmelfabrikatioun erfuerderlech fir Sprëtzen a verluerene Wachsgoss.
LCM kann och Designen erreechen déi net mat anere Methoden erreecht kënne ginn, wärend vill manner Matière première benotzt wéi aner Methoden.
Trotz dem grousse Potenzial vu Keramikmaterialien an der LCM Technologie gëtt et nach ëmmer e Gruef tëscht AM Originalausrüstungshersteller (OEM) an Raumfaartdesigner.
Ee Grond kann Resistenz géint nei Fabrikatiounsmethoden an Industrien mat besonnesch strenge Sécherheets- a Qualitéitsufuerderunge sinn.Aerospace Fabrikatioun erfuerdert vill Verifizéierungs- a Qualifikatiounsprozesser, souwéi grëndlech a rigoréis Tester.
En anert Hindernis enthält d'Iwwerzeegung datt 3D Dréckerei haaptsächlech nëmme gëeegent ass fir eemoleg rapid Prototyping, anstatt alles wat an der Loft agesat ka ginn.Erëm, dëst ass e Mëssverständnis, an 3D gedréckte Keramik Komponente goufen bewisen an Mass Produktioun benotzt ginn.
E Beispill ass d'Fabrikatioun vun Turbinblades, wou den AM Keramikprozess Eenkristall (SX) Kären produzéiert, souwéi Directionnel Solidifikatioun (DS) an equiaxed Goss (EX) Superlegierung Turbinblades.Cores mat komplexe Branchestrukturen, Multiple Maueren an Trailerkanten manner wéi 200μm kënne séier a wirtschaftlech produzéiert ginn, an déi lescht Komponenten hunn konsequent Dimensiounsgenauegkeet an exzellent Uewerflächefinanz.
D'Kommunikatioun verbesseren kann Raumfaartdesigner an AM OEMs zesummebréngen a voll Vertrauen op Keramik Komponenten hiergestallt mat LCM an aner Technologien.Technologie an Expertise existéieren.Et muss de Wee vum Denken vun AM fir R&D a Prototyping änneren, a gesinn et als de Wee no vir fir grouss kommerziell Uwendungen.
Nieft der Ausbildung kënnen Raumfaartfirmen och Zäit a Personal, Ingenieuren an Testen investéieren.Hiersteller musse mat verschiddene Standarden a Methoden vertraut sinn fir Keramik ze bewäerten, net Metaller.Zum Beispill, dem Lithoz seng zwee Schlëssel ASTM Standarde fir strukturell Keramik sinn ASTM C1161 fir Stäerktstester an ASTM C1421 fir Zähegkeetstest.Dës Norme gëlle fir Keramik produzéiert vun alle Methoden.An der Keramik Additiv Fabrikatioun ass den Drockschrëtt just eng Formmethod, an d'Deeler ënnerleien déiselwecht Aart vu Sintering wéi traditionell Keramik.Dofir wäert d'Mikrostruktur vu Keramikdeeler ganz ähnlech mat der konventioneller Veraarbechtung sinn.
Baséierend op de kontinuéierleche Fortschrëtt vu Materialien an Technologie, kënne mir zouversiichtlech soen datt Designer méi Daten kréien.Nei Keramikmaterialien ginn entwéckelt a personaliséiert no spezifeschen Ingenieursbedierfnesser.Deeler aus AM Keramik fäerdeg den Zertifizéierungsprozess fir d'Benotzung an der Raumfaart.A wäert besser Design Tools ubidden, sou wéi verbessert Modellersoftware.
Andeems Dir mat LCM techneschen Experten kooperéiert, kënne Raumfaartfirmen AM Keramikprozesser intern aféieren, d'Zäit verkierzen, d'Käschte reduzéieren an d'Méiglechkeeten fir d'Entwécklung vum eegenen intellektuellen Eegentum vun der Firma ze kreéieren.Mat Viraussiicht a laangfristeg Planung kënnen Loftfaartfirmen, déi an Keramiktechnologie investéieren, bedeitend Virdeeler an hirem ganze Produktiounsportfolio an den nächsten zéng Joer an doriwwer eraus ernimmen.
Andeems Dir eng Partnerschaft mat AM Ceramics opstellt, wäerten d'Aerospace Originalausrüstungshersteller Komponenten produzéieren déi virdru onvirstellbar waren.
About the author: Shawn Allan is the vice president of additive manufacturing expert Lithoz. You can contact him at sallan@lithoz-america.com.
De Shawn Allan schwätzt iwwer d'Schwieregkeete fir effektiv d'Virdeeler vun der Keramik Additiv Fabrikatioun op der Keramik Expo zu Cleveland, Ohio den 1. September 2021 ze kommunizéieren.
Obwuel d'Entwécklung vun hypersonic Fluch Systemer fir Joerzéngte existéiert, ass et elo d'Haaptprioritéit vun US national Verteidegung ginn, dëst Gebitt an engem Zoustand vun rapid Wuesstem a Verännerung.Als eenzegaarteg multidisziplinärt Feld ass d'Erausfuerderung Experten ze fannen déi néideg Fäegkeeten hunn fir seng Entwécklung ze förderen.Wéi och ëmmer, wann et net genuch Experten sinn, schaaft et en Innovatiounslück, sou wéi Design fir Fabrikatioun (DFM) als éischt an der R&D Phase ze setzen, an dann an eng Fabrikatiounslück ze verwandelen wann et ze spéit ass fir kosteneffektiv Ännerungen ze maachen.
Allianzen, sou wéi déi nei etabléiert University Alliance for Applied Hypersonic (UCAH), bidden e wichtegt Ëmfeld fir d'Talenter ze kultivéieren déi néideg sinn fir d'Feld virzegoen.Studente kënnen direkt mat Universitéitsfuerscher an Industriefachleit schaffen fir Technologie z'entwéckelen an kritesch hypersonic Fuerschung ze förderen.
Och wann d'UCAH an aner Verteidegungskonsortien Memberen autoriséiert hunn fir eng Vielfalt vun Ingenieursaarbechten ze engagéieren, muss méi Aarbecht gemaach ginn fir divers an erfuerene Talenter ze kultivéieren, vum Design bis zur Materialentwécklung a Selektioun bis Fabrikatiounsatelier.
Fir méi dauerhafte Wäert am Feld ze bidden, muss d'Uni Allianz d'Aarbechtskräftentwécklung eng Prioritéit maachen andeems se mat Industriebedürfnisser ausgeriicht sinn, Memberen an der Industrie-passend Fuerschung involvéieren an an de Programm investéieren.
Wann d'Hypersonic Technologie a grouss-Skala fabrizéierbare Projeten transforméiert, ass déi existent Ingenieurs- a Fabrikatiounsaarbechtskompetenzlück déi gréissten Erausfuerderung.Wann d'fréi Fuerschung net iwwer dësen adequat genannten Dall vum Doud duerchkreest - de Gruef tëscht R&D a Fabrikatioun, a vill ambitiéise Projete si gescheitert - da hu mir eng applicabel a machbar Léisung verluer.
D'US Fabrikatiounsindustrie kann d'Supersonesch Geschwindegkeet beschleunegen, awer de Risiko fir hannendrun ze falen ass d'Gréisst vun der Aarbechtskraaft auszebauen fir ze passen.Dofir mussen d'Regierung an d'Universitéitsentwécklungskonsortien mat Hiersteller kooperéieren fir dës Pläng an d'Praxis ëmzesetzen.
D'Industrie huet Fäegkeetslücken vun Fabrikatiounsatelier bis Ingenieurslaboratoiren erlieft - dës Lücken wäerte sech nëmme vergréisseren wéi den hypersonic Maart wiisst.Opkomende Technologien erfuerderen eng opkomende Aarbechtskraaft fir Wëssen am Feld auszebauen.
Hypersonic Aarbecht span iwwer verschidde Schlësselberäicher vu verschiddene Materialien a Strukturen, an all Gebitt huet seng eege Set vun techneschen Erausfuerderungen.Si erfuerderen en héijen Niveau vum detailléierte Wëssen, a wann déi erfuerderlech Expertise net existéiert, kann dëst Hindernisser fir Entwécklung a Produktioun schafen.Wa mir net genuch Leit hunn fir d'Aarbecht z'erhalen, ass et onméiglech mat der Nofro fir Héichgeschwindegkeetsproduktioun ze halen.
Zum Beispill brauche mir Leit, déi d'Endprodukt kënne bauen.UCAH an aner Konsortien sinn essentiell fir modern Fabrikatioun ze förderen an ze garantéieren datt Studenten, déi an der Roll vun der Fabrikatioun interesséiert sinn, abegraff sinn.Duerch cross-functional engagéierten Aarbechtskräftentwécklungsefforten, wäert d'Industrie fäeg sinn e kompetitive Virdeel an hypersonesche Fluchpläng an den nächste Joren ze halen.
Duerch d'Grënnung vun der UCAH schaaft de Verteidegungsministère eng Geleeënheet fir eng méi fokusséiert Approche fir d'Kapazitéiten an dësem Beräich ze bauen.All Koalitiounsmembere mussen zesumme schaffen fir d'Nischfäegkeeten vun de Studenten ze trainéieren, sou datt mir de Momentum vun der Fuerschung bauen an erhalen an se ausbaue fir d'Resultater ze produzéieren, déi eist Land brauch.
Déi elo zougemaach NASA Advanced Composites Alliance ass e Beispill vun engem erfollegräichen Aarbechtskräftentwécklungseffort.Seng Effektivitéit ass d'Resultat vun der Kombinatioun vun R&D Aarbecht mat Industrieinteressen, wat d'Innovatioun erlaabt duerch den ganzen Entwécklungs-Ökosystem auszebauen.Industrieleit hunn direkt mat der NASA an Universitéiten u Projete fir zwee bis véier Joer geschafft.All Memberen hunn berufflech Wëssen an Erfahrung entwéckelt, geléiert an engem net-kompetitiven Ëmfeld ze kooperéieren, a Fachhéichschoulstudenten ernärt fir sech z'entwéckelen fir Schlësselindustriespiller an Zukunft ze ernären.
Dës Zort vun Aarbechtskräftentwécklung fëllt Lücken an der Industrie a bitt Méiglechkeete fir kleng Geschäfter fir séier ze innovéieren an d'Feld ze diversifizéieren fir weider Wuesstum ze erreechen, déi fir d'US national Sécherheet a wirtschaftlech Sécherheetsinitiativen féieren.
Universitéit Allianzen dorënner UCAH si wichteg Verméigen am hypersonic Beräich an Verteidegung Industrie.Och wann hir Fuerschung opkomende Innovatiounen gefördert huet, läit hire gréisste Wäert an hirer Fäegkeet fir eis nächst Generatioun vun Aarbechtskräften ze trainéieren.De Konsortium muss elo Investitiounen an esou Pläng prioritär stellen.Doduerch kënne si hëllefen de laangfristeg Erfolleg vun der hyperschaller Innovatioun ze förderen.
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.
Hiersteller vu komplexen, héich manipuléierte Produkter (wéi Fligerkomponenten) engagéiere sech all Kéier fir Perfektioun.Et gëtt kee Spillraum.
Well d'Fligerproduktioun extrem komplex ass, mussen d'Fabrikanten de Qualitéitsprozess suergfälteg verwalten, a grouss Opmierksamkeet op all Schrëtt bezuelen.Dëst erfuerdert en am-Déift Verständnis vu wéi Dir déi dynamesch Produktioun, Qualitéit, Sécherheet a Versuergungsketten Themen verwalten an unzepassen wärend reglementaresche Ufuerderunge entspriechen.
Well vill Faktoren d'Liwwerung vu qualitativ héichwäerteg Produkter beaflossen, ass et schwéier komplex an dacks verännerend Produktiounsbestellungen ze managen.De Qualitéitsprozess muss dynamesch sinn an all Aspekt vun der Inspektioun an Design, Produktioun an Testen.Dank Industrie 4.0 Strategien a modernen Fabrikatiounsléisungen sinn dës Qualitéitsfuerderunge méi einfach ze verwalten an ze iwwerwannen.
Den traditionelle Fokus vun der Fligerproduktioun war ëmmer op Materialien.D'Quell vun de meeschte Qualitéitsproblemer kann brécheg Fraktur, Korrosioun, Metallmüdegkeet oder aner Faktoren sinn.Wéi och ëmmer, déi heiteg Fligerproduktioun enthält fortgeschratt, héich manipuléiert Technologien déi resistent Materialien benotzen.Produit Kreatioun benotzt héich spezialiséiert a komplex Prozesser an elektronesch Systemer.Allgemeng Operatiounsmanagement Software Léisunge kënnen net méi fäeg sinn extrem komplex Probleemer ze léisen.
Méi komplex Deeler kënnen aus der globaler Versuergungskette kaaft ginn, also muss méi berücksichtegt ginn fir se am ganzen Montageprozess z'integréieren.Onsécherheet bréngt nei Erausfuerderunge fir d'Versuergungskettenvisibilitéit a Qualitéitsmanagement.D'Qualitéit vu sou villen Deeler a fäerdege Produkter ze garantéieren erfuerdert besser a méi integréiert Qualitéitsmethoden.
D'Industrie 4.0 representéiert d'Entwécklung vun der Fabrikatiounsindustrie, a méi a méi fortgeschratt Technologien si gebraucht fir strikt Qualitéitsufuerderunge gerecht ze ginn.Ënnerstëtzend Technologien enthalen Industrial Internet of Things (IIoT), digital Threads, augmented Reality (AR), a predictive Analyse.
Qualitéit 4.0 beschreift eng date-driven Produktiounsprozess Qualitéitsmethod mat Produkter, Prozesser, Planung, Konformitéit a Standards.Et ass opgebaut anstatt traditionell Qualitéitsmethoden ze ersetzen, mat vill vun deene selwechten neien Technologien wéi seng industriell Géigeparteien, dorënner Maschinnléieren, verbonne Geräter, Cloud Computing, an digital Zwillinge fir den Workflow vun der Organisatioun ze transforméieren an méiglech Produkter oder Prozesser Defekter ze eliminéieren.D'Entstoe vu Qualitéit 4.0 gëtt erwaart d'Aarbechtsplazkultur weider z'änneren andeems d'Vertrauen op Daten an eng méi déif Notzung vu Qualitéit als Deel vun der Gesamtproduktkreatiounsmethod erhéicht gëtt.
Qualitéit 4.0 integréiert operationell a Qualitéitssécherung (QA) Themen vun Ufank un an der Designstadium.Dëst beinhalt wéi Dir Produkter konzeptualiséiert an designt.Rezent Industrie Ëmfro Resultater weisen datt déi meescht Mäert keen automatiséierten Designtransferprozess hunn.De manuelle Prozess léisst Plaz fir Feeler, egal ob et en interne Feeler ass oder den Design an d'Verännerunge vun der Versuergungskette kommunizéiere.
Zousätzlech zum Design benotzt Qualitéit 4.0 och Prozess-centric Maschinnléiere fir Offall ze reduzéieren, Rework ze reduzéieren an d'Produktiounsparameter ze optimiséieren.Zousätzlech léist et och Produktleistungsprobleemer no der Liwwerung, benotzt Feedback op der Plaz fir d'Produktsoftware op afstand ze aktualiséieren, d'Zefriddenheet vun de Clienten z'erhalen, a schlussendlech suergt fir Widderhuelungsgeschäft.Et gëtt en onseparable Partner vun der Industrie 4.0.
Wéi och ëmmer, Qualitéit ass net nëmme fir ausgewielte Fabrikatiounslinks uwendbar.D'Inklusivitéit vu Qualitéit 4.0 kann eng ëmfaassend Qualitéitsapproach an Fabrikatiounsorganisatiounen instilléieren, déi transformativ Kraaft vun Daten en integralen Deel vum Firmendenken mécht.Konformitéit op allen Niveauen vun der Organisatioun dréit zur Bildung vun enger allgemenger Qualitéitskultur bäi.
Kee Produktiounsprozess kann perfekt an 100% vun der Zäit lafen.Ännere Bedéngungen ausléisen onerwaart Eventer déi Sanéierung erfuerderen.Déi, déi Erfahrung an der Qualitéit hunn, verstinn datt et alles ëm de Prozess geet fir op Perfektioun ze bewegen.Wéi garantéiert Dir datt Qualitéit an de Prozess agebaut ass fir Probleemer sou fréi wéi méiglech z'entdecken?Wat wäert Dir maachen wann Dir de Defekt fannt?Ginn et extern Faktoren déi dëse Problem verursaachen?Wéi eng Ännerunge kënnt Dir am Inspektiounsplang oder Testprozedur maachen fir ze verhënneren datt dëse Problem erëm geschitt?
Etabléiert eng Mentalitéit datt all Produktiounsprozess e verwandte a verbonne Qualitéitsprozess huet.Stellt Iech eng Zukunft vir, wou et eng een-zu-een Relatioun ass a permanent Qualitéit moossen.Egal wat zoufälleg geschitt, perfekt Qualitéit kann erreecht ginn.All Aarbechtszenter iwwerpréift Indikatoren a Schlësselleistungsindikatoren (KPIs) alldeeglech fir Beräicher fir Verbesserung z'identifizéieren ier Probleemer optrieden.
An dësem zouenen Loop System huet all Produktiounsprozess eng Qualitéitsinferenz, déi Feedback gëtt fir de Prozess ze stoppen, de Prozess weiderzemaachen oder Echtzäit Upassungen ze maachen.De System gëtt net vu Middegkeet oder mënschleche Feeler beaflosst.E zouenen Loop Qualitéitssystem entworf fir Fligerproduktioun ass essentiell fir méi héich Qualitéitsniveauen z'erreechen, Zykluszäiten ze verkierzen an d'Konformitéit mat AS9100 Standarden ze garantéieren.
Virun zéng Joer war d'Iddi fir QA op Produktdesign, Maartfuerschung, Liwweranten, Produktservicer oder aner Faktoren ze fokusséieren, déi d'Zefriddenheet vun de Clienten beaflossen, onméiglech.Produktdesign ass verstanen aus enger méi héijer Autoritéit ze kommen;Qualitéit ass iwwer d'Ausféierung vun dësen Designen op der Assemblée Linn, onofhängeg vun hire Mängel.
Haut iwwerdenken vill Firmen wéi se Geschäfter maachen.De Status Quo 2018 ass vläicht net méi méiglech.Ëmmer méi Hiersteller ginn ëmmer méi schlau.Méi Wëssen ass verfügbar, dat heescht besser Intelligenz fir de richtege Produkt an der éischter Kéier ze bauen, mat méi héijer Effizienz a Leeschtung.