Tendințele viitoare în domeniul aerospațial

Parteneriatul și colaborarea vor fi esențiale pentru redresarea aerospațială post-COVID-19

De zeci de ani, industria aerospațială a fost o industrie caracterizată de creștere. Au existat crize de-a lungul anilor, dar niciodată una atât de profundă și grea ca cea cauzată de COVID-19. Acum că piețele au revenit la niveluri de creștere văzute ultima dată în 2006, cum pot producătorii aerospațiali să revină pe drumul cel bun? Răspunsul constă într-o producție mai durabilă. Aici, Sébastien Jaeger, Industry Solution Manager – Specialist în domeniul aerospațial pentru scule de tăiere Sandvik Coromant, explică modul în care colaborarea va juca un rol vital în recuperarea industriei aerospațiale.

IIndustria aerospațială era într-o perioadă de creștere constantă timp de 14 ani când a lovit pandemia. Nu există nicio îndoială că tendințele și viitorul aerospațiului au fost imens afectate de pandemia de coronavirus fără precedent. A existat o reducere exponențială a călătoriilor de afaceri sau de vacanță, în timp ce companiile aeriene au fost nevoite să se adapteze la niveluri substanțial mai scăzute de profitabilitate.

Nu sunt numai vești proaste. Sectorul aerospațial a cunoscut o oarecare îmbunătățire în prima jumătate a anului 2021; dar succesul este legat de mai mulți factori, cum ar fi vaccinarea și perspectivele economice globale, prosperitatea economică a Chinei, redresarea călătoriilor de afaceri și de vacanță având, de asemenea, o influență. Proiecțiile estimează că industria va reveni la locul în care era, înainte de criză, în următorii doi până la trei ani. Viteza acestei recuperări va varia în diferite țări și regiuni. Cu toate acestea, pe termen lung, numărul de avioane noi ar putea fi încă redus cu 25% până în 2040.

O altă schimbare majoră, din perspectivă inginerească, este că avioanele vor fi cu un singur culoar, mai degrabă decât cu două culoare și, prin urmare, vor avea un corp mai puțin lat. De asemenea, li se va cere să aibă o rază de zbor mai mare. Motoarele și cadrele sunt strâns legate: unul nu funcționează fără celălalt, pentru motoare putem spune că accentul este pus pe durabilitate. Aceasta înseamnă reducerea greutății, a zgomotului și a emisiilor și o eficiență mai mare cu un consum mai mic. Aceste avioane cu un singur culoar trebuie să satisfacă o gamă largă de utilizări, fără a crește dimensiunea sau cantitatea de motoare.

Există diferite moduri de a aborda aceste provocări de proiectare. Unul este de a găsi combustibili alternativi folosind rezervoarele de motor existente, cum ar fi combustibilul sintetic, biocombustibilul sau hidrogenul. Apoi aveți o nouă arhitectură a motoarelor, cu producători mari care prezintă noi tipuri de motoare, ceea ce este o abordare pe termen mai lung. Apoi avem forme alternative de motoare care sunt electrificate, acționate de baterii sau electromagnetice, sau motoare hibride în care motoarele actuale sunt asistate de motoare electrice.

Materiale provocatoare

Dacă ne uităm la industria auto, aceasta face deja progrese mari cu noile sisteme electrificate și hibride. Între timp, producătorii de echipamente originale (OEM) din domeniul aerospațial încă lucrează la aceste sisteme și nu se așteaptă ca multe dintre aceste dezvoltări să găsească o utilizare pe scară largă înainte de 2035. Cu aeronave mai mici, de exemplu pentru două până la zece persoane, aceste tehnologii ar putea apărea mai devreme.

Reducerile de zgomot, greutate și emisii vor afecta, desigur, modul în care aceste sisteme electrice funcționează, dar există provocări. Dacă există probleme cu un vehicul electric (EV), cum ar fi un automobil, atunci acesta se poate opri pe marginea drumului – aceasta nu este o opțiune la 3000 de metri în în aer. În plus, bateriile sunt grele atunci când proiectanții și inginerii doresc avioane mai ușoare pentru a călători pe distanțe mai lungi. Deci, există obstacole tehnice care trebuie depășite.

Pentru o componentă precum fuzelajul aeronavei, OEM-urile merg în două direcții diferite. Pe de o parte, observăm o utilizare sporită a aluminiului, deși componentele aeronavei necesită noi tipuri de aluminiu cu o rezistență mai mare, rezistență în timp și alte atribute. Această abordare aderă la modelele tradiționale de aeronave unde aveți, pentru a spune simplu, un tub mare cu aripi și un motor.

O altă abordare este de a explora alte forme de aeronave, cum ar fi forma delta, corpul aripii integrate și aripa întărită, sau unde motorul este mai integrat în fuzelaj. Aici, inginerii vor apela mai probabil la combinații compozite sau compozite-ceramice și materiale mixte. Rămâne de văzut dacă aceste modele devin populare. Deocamdată, putem fi siguri că va fi folosit mai mult aluminiu și, de asemenea, super aliaje rezistente la căldură (HRSA). HRSA sunt de obicei utilizate pentru piesele de aeronave care se confruntă cu cerințe de performanță extreme. Rezistența lor la temperaturi ridicate înseamnă că materialele își pot păstra duritatea atunci când se confruntă cu căldură intensă.

Soluții componente

Sandvik Coromant oferă soluții de componente ca răspuns la presiunea tot mai mare asupra mașinilor de a face mai multe sarcini. În loc să se concentreze pe o singură mașină, inginerii de astăzi pot opera patru sau cinci mașini simultan, ceea ce le oferă mai puțin timp sau oportunități de a se concentra pe procese specifice. Dar, ce înțelegem prin soluție componentă? Se referă la o perspectivă mai holistică, ceea ce înseamnă că nu este vorba doar despre instrumentele oferite de Sandvik Coromant, ci și despre asistarea în procesul complet.

Acesta a fost cazul când un client Sandvik Coromant din domeniul aerospațial se confrunta cu provocări atunci când prelucra materialele HRSA. Abordarea existentă a clientului a necesitat mai multe mașini-unelte, cu un control slab al șpanului și timpi de ciclu lungi. Au existat probleme cu durata de viață inconsecventă a sculei și procese nesigure, iar operațiunea de prelucrare a necesitat adesea monitorizare permanentă de către operator.

Pentru proiecte de mare valoare ca acestea, soluția de componente de la Sandvik Coromant constă în mai multe etape. Acestea includ analizarea cerințelor mașinii, studii de timp pentru a examina costul pe componentă și analiza metodelor de producție legate de metodele de măsurare a timpului (MTM) și de procesele utilizatorului final. Include, de asemenea, programarea de fabricație asistată de computer (CAM) și managementul proiectelor locale sau transfrontaliere.

Aceste analize au arătat că trebuie să schimbăm strategia de programare a clientului pentru a-și rezolva problemele de spargere a aschiilor. În combinație cu unealta, specialiștii Sandvik Coromant au dezvoltat o nouă strategie cu curbe dinamice de antrenare, care ne-a permis să controlăm spargerea așchiilor în orice moment. Am numit această nouă abordare scoop turning și acum avem un brevet pentru ea.

Scoop turning a dus la economii foarte bune pentru client. Pe lângă un control excelent al așchiilor, clientul a obținut și o reducere cu 80% a timpului de ciclu și a dublat durata de viață a sculei. A reușit să reducă utilizarea a patru mașini la una, reducând nevoia de multi-tasking cu procese de prelucrare mai sigure.

Acest lucru arată cum o abordare mai holistică poate aduce beneficii rezultatelor unui producător. Software-ul joacă, de asemenea, un rol vital, cum ar fi CoroPlus® Tool Guide, care face parte din portofoliul digital Sandvik Coromant. Clienții pot lua decizii cruciale cu privire la alegerea sculei și a parametrilor de tăiere chiar înainte de a începe producția.

Strunjire mai durabilă

Producătorii aerospațiali adoptă abordări diferite pentru a realiza sustenabilitatea. Cu toate acestea, Sandvik Coromant a descoperit că este posibil să dezvolte o soluție personalizată pentru un client, de care a beneficiat de atunci întreaga industrie.

PPentru a ajuta clientul să efectueze operațiuni mai bune de strunjire pe HRSA, răspunsul lui Sandvik Coromant a fost dezvoltarea gradului de strunjire S205. Plăcuța este acoperită cu strat Inveio® de a doua generație pentru rezistență ridicată la uzură și durată lungă de viață a sculei, în timp ce tehnologia post-tratament întărește insertul S205 modificându-i proprietățile mecanice. Materialul are un strat Inveio® caracterizat prin cristale unidirecționale strânse, care creează o barieră de protecție puternică în jurul insertului. Acest lucru maximizează protecția termică asigurând o rezistență mai bună la uzură a suprafetei adiacente muchiei de taiere.

Calitatea este potrivită pentru prelucrarea componentelor, cum ar fi discuri, inele și arbori de turbine ale motoarelor de aeronave. Clienții noștri au raportat viteze de așchiere cu 30 până la 50% mai mari cu S205 în comparație cu gradele de strunjire HRSA concurente, iar aceste rezultate au fost obținute fără a compromite durata de viață a sculei. De atunci, S205 a beneficiat mai mulți producători din industria aerospațială și din alte industrii. Aceste rezultate au fost obținute cu o abordare holistică, cu PrimeTurningTM de la Sandvik Coromant, care permite strunjirea în toate direcțiile pentru o productivitate maximă.

Metodologia PrimeTurningTM se bazează pe scula care intră în componentă la mandrina de strângere și îndepărtează materialul pe măsură ce se deplasează spre capătul piesei. Acest lucru acordă prioritate ratelor de îndepărtare a metalelor extrem de importante pentru o producție mai rapidă și de calitate și pentru comutări. În unele cazuri, clienții noștri au finalizat ciclurile de producție cu o singură schimbare de sculă, când, cu un instrument al unui concurent, ar fi avut nevoie de cinci.

Industria aerospațială se poate confrunta cu una dintre cele mai mari crize de până acum, dar există speranță. Sandvik Coromant continuă să sprijine toți producătorii de echipamente de top din industria aerospațială pentru a-și sprijini recuperarea post-pandemie, îmbinând durabilitatea cu instrumente mai bune și parametri de tăiere optimizați cu o abordare holistică a sculelor.