Miturut SmarTech, perusahaan konsultan teknologi manufaktur, aerospace minangka industri paling gedhe nomer loro sing dilayani dening manufaktur aditif (AM), nomer loro sawise obat-obatan. Nanging, isih ana kurang kesadaran babagan potensi manufaktur aditif bahan keramik ing manufaktur komponen aerospace sing cepet, tambah fleksibilitas lan efektifitas biaya. AM bisa ngasilake bagean keramik sing luwih kuwat lan luwih entheng kanthi luwih cepet lan luwih lestari - nyuda biaya tenaga kerja, minimalake perakitan manual, lan ningkatake efisiensi lan kinerja liwat desain sing dikembangake dening pemodelan, saengga nyuda bobot pesawat. Kajaba iku, teknologi keramik manufaktur aditif nyedhiyakake kontrol dimensi bagean sing wis rampung kanggo fitur sing luwih cilik tinimbang 100 mikron.
Nanging, tembung keramik bisa uga nuwuhake salah paham babagan kerapuhan. Nyatane, keramik sing digawe nganggo aditif ngasilake bagean sing luwih entheng lan luwih alus kanthi kekuatan struktural, ketangguhan, lan tahan marang kisaran suhu sing amba. Perusahaan sing duwe pandangan maju saiki lagi nggunakake komponen manufaktur keramik, kalebu nozel lan baling-baling, insulator listrik, lan bilah turbin.
Umpamane, alumina kanthi kemurnian dhuwur nduweni atose sing dhuwur, lan nduweni tahan korosi lan kisaran suhu sing kuwat. Komponen sing digawe saka alumina uga nduweni insulasi listrik ing suhu dhuwur sing umum ing sistem aerospace.
Keramik berbasis zirkonia bisa memenuhi akeh aplikasi kanthi syarat bahan ekstrem lan tekanan mekanik sing dhuwur, kayata cetakan logam kelas atas, katup, lan bantalan. Keramik silikon nitrida nduweni kekuatan sing dhuwur, ketangguhan sing dhuwur, lan tahan kejut termal sing apik banget, uga tahan kimia sing apik kanggo korosi macem-macem asam, alkali, lan logam cair. Silikon nitrida digunakake kanggo insulator, impeller, lan antena dielektrik rendah suhu dhuwur.
Keramik komposit nyedhiyakake sawetara kualitas sing dikarepake. Keramik berbasis silikon sing ditambahake alumina lan zirkon wis kabukten bisa digunakake kanthi apik ing pabrik coran kristal tunggal kanggo bilah turbin. Iki amarga inti keramik sing digawe saka bahan iki nduweni ekspansi termal sing sithik banget nganti 1.500°C, porositas sing dhuwur, kualitas permukaan sing apik banget, lan kemampuan resapan sing apik. Nyetak inti kasebut bisa ngasilake desain turbin sing bisa tahan suhu operasi sing luwih dhuwur lan nambah efisiensi mesin.
Wis kondhang menawa ngecor injeksi utawa ngemesin keramik iku angel banget, lan ngemesin mung menehi akses winates menyang komponen sing lagi digawe. Fitur-fitur kaya tembok tipis uga angel dimesin.
Nanging, Lithoz migunakaké manufaktur keramik berbasis litografi (LCM) kanggo nggawé komponen keramik 3D sing presisi lan wujudé rumit.
Diwiwiti saka model CAD, spesifikasi rinci ditransfer sacara digital menyang printer 3D. Banjur, olesake bubuk keramik sing wis diformulasikake kanthi tepat ing sisih ndhuwur wadhah transparan. Platform konstruksi sing bisa dipindhah iki dicelupake ing lendhut banjur dipaparake kanthi selektif marang cahya sing katon saka ngisor. Gambar lapisan digawe dening piranti pangilon mikro digital (DMD) sing dipasangake karo sistem proyeksi. Kanthi mbaleni proses iki, bagean ijo telung dimensi bisa digawe lapisan demi lapisan. Sawise perawatan pasca-termal, pengikat dicopot lan bagean ijo disinter - digabungake kanthi proses pemanasan khusus - kanggo ngasilake bagean keramik sing padhet kanthi sifat mekanik lan kualitas permukaan sing apik banget.
Teknologi LCM nyedhiyakake proses sing inovatif, efektif biaya, lan luwih cepet kanggo investasi pengecoran komponen mesin turbin—nglewati manufaktur cetakan sing larang lan angel sing dibutuhake kanggo pencetakan injeksi lan pengecoran lilin sing ilang.
LCM uga bisa nggayuh desain sing ora bisa digayuh nganggo metode liya, nalika nggunakake bahan mentah sing luwih sithik tinimbang metode liyane.
Senajan bahan keramik lan teknologi LCM nduweni potensi gedhe, isih ana kesenjangan antarane produsen peralatan asli AM (OEM) lan desainer aerospace.
Salah sawijining alesane bisa uga amarga perlawanan marang metode manufaktur anyar ing industri kanthi syarat keamanan lan kualitas sing ketat banget. Manufaktur aerospace mbutuhake akeh proses verifikasi lan kualifikasi, uga pengujian sing tliti lan ketat.
Alangan liyané kalebu kapercayan manawa percetakan 3D utamane mung cocog kanggo prototipe cepet sapisan, tinimbang apa wae sing bisa digunakake ing udhara. Maneh, iki minangka salah paham, lan komponen keramik sing dicithak 3D wis kabukten digunakake ing produksi massal.
Tuladhane yaiku pabrikasi bilah turbin, ing ngendi proses keramik AM ngasilake inti kristal tunggal (SX), uga bilah turbin superalloy solidifikasi arah (DS) lan equiaxed casting (EX). Inti kanthi struktur cabang sing kompleks, pirang-pirang tembok lan pinggiran mburi kurang saka 200μm bisa diprodhuksi kanthi cepet lan ekonomis, lan komponen pungkasan duwe akurasi dimensi sing konsisten lan lapisan permukaan sing apik banget.
Ningkatake komunikasi bisa nggabungake para desainer aerospace lan OEM AM lan percaya banget karo komponen keramik sing diprodhuksi nggunakake LCM lan teknologi liyane. Teknologi lan keahlian ana. Teknologi iki kudu ngganti cara mikir saka AM kanggo R&D lan prototipe, lan ndeleng minangka cara maju kanggo aplikasi komersial skala gedhe.
Saliyané pendidikan, perusahaan aerospace uga bisa nandur modal wektu kanggo personel, teknik, lan pengujian. Produsen kudu kenal karo macem-macem standar lan metode kanggo ngevaluasi keramik, dudu logam. Contone, rong standar ASTM utama Lithoz kanggo keramik struktural yaiku ASTM C1161 kanggo pengujian kekuatan lan ASTM C1421 kanggo pengujian ketangguhan. Standar kasebut ditrapake kanggo keramik sing diprodhuksi dening kabeh metode. Ing manufaktur aditif keramik, langkah pencetakan mung minangka metode pembentukan, lan bagean-bagean kasebut ngalami jinis sintering sing padha karo keramik tradisional. Mulane, mikrostruktur bagean keramik bakal meh padha karo mesin konvensional.
Adhedhasar kemajuan bahan lan teknologi sing terus-terusan, kita bisa kanthi yakin ujar manawa para desainer bakal entuk luwih akeh data. Bahan keramik anyar bakal dikembangake lan disesuaikan miturut kabutuhan teknik tartamtu. Bagean sing digawe saka keramik AM bakal ngrampungake proses sertifikasi kanggo digunakake ing aerospace. Lan bakal nyedhiyakake alat desain sing luwih apik, kayata piranti lunak pemodelan sing luwih apik.
Kanthi kerja sama karo para ahli teknis LCM, perusahaan aerospace bisa ngenalake proses keramik AM sacara internal—nyepetake wektu, nyuda biaya, lan nggawe kesempatan kanggo pangembangan properti intelektual perusahaan dhewe. Kanthi wawasan lan perencanaan jangka panjang, perusahaan aerospace sing nandur modal ing teknologi keramik bisa entuk keuntungan sing signifikan ing kabeh portofolio produksi ing sepuluh taun sabanjure lan sabanjure.
Kanthi nggawe kemitraan karo AM Ceramics, produsen peralatan asli aerospace bakal ngasilake komponen sing sadurunge ora bisa dibayangake.
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 bakal ngomong babagan kangelan kanggo komunikasi kanthi efektif babagan kaluwihan manufaktur aditif keramik ing Ceramics Expo ing Cleveland, Ohio tanggal 1 September 2021.
Senajan pangembangan sistem penerbangan hipersonik wis ana pirang-pirang dekade, saiki wis dadi prioritas utama pertahanan nasional AS, nggawa bidang iki menyang kahanan pertumbuhan lan owah-owahan sing cepet. Minangka bidang multidisiplin sing unik, tantangane yaiku nemokake para ahli kanthi katrampilan sing dibutuhake kanggo ningkatake pangembangane. Nanging, nalika ora ana cukup ahli, iki nggawe kesenjangan inovasi, kayata ngutamakake desain kanggo manufakturabilitas (DFM) ing fase R&D, banjur dadi kesenjangan manufaktur nalika wis kasep kanggo nggawe pangowahan sing efektif biaya.
Aliansi, kaya ta University Alliance for Applied Hypersonics (UCAH) sing nembe diadegake, nyedhiyakake lingkungan sing penting kanggo ngembangake bakat sing dibutuhake kanggo majuake bidang kasebut. Siswa bisa kerja langsung karo peneliti universitas lan profesional industri kanggo ngembangake teknologi lan majuake riset hipersonik kritis.
Senajan UCAH lan konsorsium pertahanan liyane menehi wewenang marang anggota kanggo melu macem-macem proyek teknik, luwih akeh karya sing kudu ditindakake kanggo ngembangake bakat sing maneka warna lan berpengalaman, wiwit saka desain nganti pangembangan lan pemilihan material nganti bengkel manufaktur.
Kanggo nyedhiyakake nilai sing luwih langgeng ing lapangan kasebut, aliansi universitas kudu ndadekake pangembangan tenaga kerja dadi prioritas kanthi nyelarasake karo kabutuhan industri, nglibatake anggota ing riset sing cocog karo industri, lan nandur modal ing program kasebut.
Nalika ngowahi teknologi hipersonik dadi proyèk manufaktur skala gedhé, kesenjangan katrampilan tenaga kerja teknik lan manufaktur sing ana saiki minangka tantangan paling gedhé. Yen riset awal ora ngliwati lembah pati sing dijenengi kanthi tepat iki—kesenjangan antarane R&D lan manufaktur, lan akeh proyèk ambisius sing gagal—mula kita wis kelangan solusi sing bisa ditrapake lan layak.
Industri manufaktur AS bisa nyepetake kecepatan supersonik, nanging risiko ketinggalan yaiku ngembangake ukuran tenaga kerja supaya cocog. Mulane, pemerintah lan konsorsium pembangunan universitas kudu kerja sama karo produsen kanggo ngetrapake rencana kasebut.
Industri iki wis ngalami kesenjangan katrampilan saka bengkel manufaktur nganti laboratorium teknik—kesenjangan iki mung bakal saya amba nalika pasar hipersonik saya tambah akeh. Teknologi sing muncul mbutuhake tenaga kerja sing muncul kanggo ngembangake kawruh ing lapangan kasebut.
Pakaryan hipersonik nyakup pirang-pirang area kunci sing beda-beda saka macem-macem bahan lan struktur, lan saben area nduweni tantangan teknis dhewe-dhewe. Tantangan kasebut mbutuhake tingkat kawruh sing rinci, lan yen keahlian sing dibutuhake ora ana, iki bisa nyebabake alangan kanggo pangembangan lan produksi. Yen kita ora duwe cukup wong kanggo njaga pakaryan kasebut, ora bakal bisa nyukupi panjaluk produksi kanthi kecepatan tinggi.
Umpamane, kita butuh wong sing bisa mbangun produk pungkasan. UCAH lan konsorsium liyane penting kanggo ningkatake manufaktur modern lan mesthekake yen siswa sing kasengsem ing peran manufaktur kalebu. Liwat upaya pangembangan tenaga kerja lintas fungsi sing darmabakti, industri kasebut bakal bisa njaga kaunggulan kompetitif ing rencana penerbangan hipersonik ing sawetara taun sabanjure.
Kanthi madegake UCAH, Departemen Pertahanan nggawe kesempatan kanggo nggunakake pendekatan sing luwih fokus kanggo mbangun kemampuan ing wilayah iki. Kabeh anggota koalisi kudu kerja bareng kanggo nglatih kemampuan khusus siswa supaya kita bisa mbangun lan njaga momentum riset lan ngembangake kanggo ngasilake asil sing dibutuhake negara kita.
NASA Advanced Composites Alliance sing saiki wis ditutup minangka conto upaya pangembangan tenaga kerja sing sukses. Efektivitase minangka asil saka nggabungake karya R&D karo kapentingan industri, sing ngidini inovasi bisa berkembang ing saindenging ekosistem pangembangan. Para pimpinan industri wis kerja langsung karo NASA lan universitas ing proyek sajrone rong nganti patang taun. Kabeh anggota wis ngembangake kawruh lan pengalaman profesional, sinau kerja sama ing lingkungan sing ora kompetitif, lan ngopeni mahasiswa supaya berkembang kanggo ngopeni pemain industri utama ing mangsa ngarep.
Pengembangan tenaga kerja jinis iki ngisi kesenjangan ing industri lan nyedhiyakake kesempatan kanggo bisnis cilik kanggo nggawe inovasi kanthi cepet lan diversifikasi lapangan kanggo entuk pertumbuhan sing luwih kondusif kanggo keamanan nasional AS lan inisiatif keamanan ekonomi.
Aliansi universitas kalebu UCAH minangka aset penting ing bidang hipersonik lan industri pertahanan. Sanajan riset kasebut wis ningkatake inovasi sing muncul, nilai paling gedhe ana ing kemampuane kanggo nglatih tenaga kerja generasi sabanjure. Konsorsium saiki kudu menehi prioritas investasi ing rencana kasebut. Kanthi mengkono, dheweke bisa mbantu ningkatake sukses jangka panjang inovasi hipersonik.
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.
Produsen produk sing rumit lan direkayasa kanthi apik (kayata komponen pesawat) tansah setya marang kesempurnaan saben wektu. Ora ana papan kanggo manuver.
Amarga produksi pesawat iku rumit banget, para produsen kudu ngatur proses kualitas kanthi ati-ati, kanthi menehi perhatian gedhe marang saben langkah. Iki mbutuhake pangerten sing jero babagan carane ngatur lan adaptasi karo masalah produksi, kualitas, keamanan, lan rantai pasokan sing dinamis nalika nyukupi syarat peraturan.
Amarga akeh faktor sing mengaruhi pangiriman produk sing berkualitas tinggi, mula angel ngatur pesenan produksi sing kompleks lan kerep owah. Proses kualitas kudu dinamis ing saben aspek inspeksi lan desain, produksi lan pengujian. Amarga strategi Industri 4.0 lan solusi manufaktur modern, tantangan kualitas iki dadi luwih gampang dikelola lan diatasi.
Fokus tradisional produksi pesawat tansah ana ing bahan. Sumber masalah kualitas bisa uga fraktur rapuh, korosi, logam sing gampang kesel, utawa faktor liyane. Nanging, produksi pesawat saiki kalebu teknologi canggih sing direkayasa kanthi dhuwur sing nggunakake bahan sing tahan lama. Pembuatan produk nggunakake proses lan sistem elektronik sing khusus lan kompleks. Solusi piranti lunak manajemen operasi umum bisa uga ora bisa ngrampungake masalah sing rumit banget.
Onderdil sing luwih kompleks bisa dituku saka rantai pasokan global, mula kudu luwih dipikirake kanggo nggabungake ing saindhenging proses perakitan. Ketidakpastian nggawa tantangan anyar kanggo visibilitas rantai pasokan lan manajemen kualitas. Njamin kualitas akeh onderdil lan produk rampung mbutuhake metode kualitas sing luwih apik lan luwih terintegrasi.
Industri 4.0 nggambarake perkembangan industri manufaktur, lan teknologi sing saya maju dibutuhake kanggo nyukupi syarat kualitas sing ketat. Teknologi pendukung kalebu Internet of Things Industri (IIoT), utas digital, augmented reality (AR), lan analitik prediktif.
Kualitas 4.0 nggambarake metode kualitas proses produksi berbasis data sing nglibatake produk, proses, perencanaan, kepatuhan, lan standar. Iki dibangun tinimbang ngganti metode kualitas tradisional, nggunakake akeh teknologi anyar sing padha karo mitra industri, kalebu pembelajaran mesin, piranti sing terhubung, komputasi awan, lan kembar digital kanggo ngowahi alur kerja organisasi lan ngilangi kemungkinan cacat produk utawa proses. Muncule Kualitas 4.0 diarepake bakal luwih ngganti budaya papan kerja kanthi nambah ketergantungan marang data lan panggunaan kualitas sing luwih jero minangka bagean saka metode nggawe produk sakabèhé.
Kualitas 4.0 nggabungake masalah operasional lan jaminan kualitas (QA) wiwit wiwitan nganti tahap desain. Iki kalebu carane nggawe konsep lan ngrancang produk. Asil survey industri anyar nuduhake yen umume pasar ora duwe proses transfer desain otomatis. Proses manual menehi ruang kanggo kesalahan, apa iku kesalahan internal utawa komunikasi desain lan owah-owahan ing rantai pasokan.
Saliyané desain, Quality 4.0 uga nggunakaké machine learning sing fokus ing proses kanggo ngurangi sampah, ngurangi pengerjaan ulang, lan ngoptimalake parameter produksi. Kajaba iku, Quality 4.0 uga ngatasi masalah kinerja produk sawisé pangiriman, nggunakaké umpan balik ing lokasi kanggo nganyari piranti lunak produk saka jarak jauh, njaga kepuasan pelanggan, lan pungkasane njamin bisnis sing bola-bali. Quality 4.0 dadi mitra sing ora bisa dipisahaké saka Industry 4.0.
Nanging, kualitas ora mung ditrapake kanggo pranala manufaktur sing dipilih. Inklusivitas Kualitas 4.0 bisa nandur pendekatan kualitas sing komprehensif ing organisasi manufaktur, saengga daya transformatif data dadi bagean integral saka pamikiran perusahaan. Kepatuhan ing kabeh tingkat organisasi nyumbang kanggo mbentuk budaya kualitas sakabèhé.
Ora ana proses produksi sing bisa mlaku kanthi sampurna sajrone 100% wektu. Owah-owahan kahanan nyebabake kedadeyan sing ora dikarepke sing mbutuhake perbaikan. Wong-wong sing duwe pengalaman ing babagan kualitas ngerti manawa iki kabeh babagan proses tumuju menyang kesempurnaan. Kepiye sampeyan mesthekake yen kualitas digabungake menyang proses kasebut kanggo ndeteksi masalah sedini mungkin? Apa sing bakal sampeyan lakoni nalika nemokake cacat kasebut? Apa ana faktor eksternal sing nyebabake masalah iki? Owah-owahan apa sing bisa sampeyan lakoni ing rencana inspeksi utawa prosedur uji coba kanggo nyegah masalah iki kedadeyan maneh?
Tetepna mentalitas yen saben proses produksi nduweni proses kualitas sing gegandhèngan lan saling gegandhèngan. Bayangna masa depan ing ngendi ana hubungan siji-siji lan terus-terusan ngukur kualitas. Ora preduli apa sing kedadeyan kanthi acak, kualitas sing sampurna bisa digayuh. Saben pusat kerja mriksa indikator lan indikator kinerja utama (KPI) saben dina kanggo ngenali area sing kudu didandani sadurunge masalah kedadeyan.
Ing sistem loop tertutup iki, saben proses produksi nduweni inferensi kualitas, sing menehi umpan balik kanggo mungkasi proses, ngidini proses terus, utawa nggawe pangaturan wektu nyata. Sistem kasebut ora kena pengaruh kelelahan utawa kesalahan manungsa. Sistem kualitas loop tertutup sing dirancang kanggo produksi pesawat penting banget kanggo entuk tingkat kualitas sing luwih dhuwur, nyepetake wektu siklus, lan njamin kepatuhan karo standar AS9100.
Sepuluh taun kepungkur, ide kanggo fokus ing QA ing desain produk, riset pasar, pemasok, layanan produk, utawa faktor liyane sing mengaruhi kepuasan pelanggan iku ora mungkin. Desain produk dipahami asale saka panguwasa sing luwih dhuwur; kualitas yaiku babagan nglakokake desain kasebut ing jalur perakitan, preduli saka kekurangane.
Saiki, akeh perusahaan sing mikir maneh babagan carane nindakake bisnis. Status quo ing taun 2018 bisa uga ora bisa ditindakake maneh. Saya akeh produsen sing saya pinter lan saya pinter. Luwih akeh kawruh sing kasedhiya, sing tegese luwih apik intelijen kanggo mbangun produk sing tepat ing wiwitan, kanthi efisiensi lan kinerja sing luwih dhuwur.