Hoe kunnen luchtvaartbedrijven additieve productie naar een hoger niveau tillen met MES?

De lucht- en ruimtevaart- en defensie-industrie (A&D) is een van de eerste gebruikers van 3D-printen. De meeste belangrijke OEM's en leveranciers in de lucht- en ruimtevaart gebruiken 3D-printen voor functionele prototyping, de fabricage van gereedschappen en het lichter maken van eindgebruiksonderdelen.

Terwijl ze AM in de lucht- en ruimtevaart willen uitbreiden, onderzoeken toekomstgerichte AM-gebruikers manieren om een ​​herhaalbare AM-workflow mogelijk te maken. Het bereiken van herhaalbaarheid en het waarborgen van de kwaliteit van AM-onderdelen is echter nog steeds makkelijker gezegd dan gedaan.

Dus met welke uitdagingen worden lucht- en ruimtevaart- en defensiebedrijven geconfronteerd als ze AM hebben ingevoerd? En nog belangrijker, welke oplossingen kunnen hen helpen deze uitdagingen het hoofd te bieden en de vruchten te plukken van digitale productie?

Additive manufacturing in de lucht- en ruimtevaart- en defensie-industrie

De Covid-19-pandemie zorgde in 2020 voor een ongekende stopzetting van het wereldwijde passagiersluchtverkeer, met veel nadelige gevolgen voor vliegtuigfabrikanten.

Om het bedrijf beter voor te bereiden op herstel, hebben lucht- en ruimtevaartfabrikanten en leveranciers gebruik gemaakt van digitale technologieën, waaronder AM, om de doorlooptijden te verkorten, het brandstofverbruik te verbeteren en de algehele duurzaamheid van vliegreizen te vergroten.

Hoewel AM niets nieuws is voor ruimtevaartbedrijven, is de technologie pas recentelijk geavanceerd genoeg geworden om te worden gebruikt in functionele ruimtevaarttoepassingen.

De AM-technologie en processen eromheen zijn echter nog lang niet volledig volwassen. Terwijl de industrie voortdurend nieuwe normen, materialen en systemen ontwikkelt, is het bereiken van herhaalbare AM een zware onderneming voor de meeste bedrijven.

Meer informatie over toepassingen voor 3D-printen in A&D: 

• 3D-printen voor vliegtuigcabines 

• 3D-geprinte raketten en de toekomst van de fabricage van ruimtevaartuigen

Vijf uitdagingen voor schaalbare AM in de ruimtevaart - en hoe een additieve MES kan helpen 

1. Voldoen aan industrienormen en AM-onderdelen gecertificeerd krijgen voor vluchten

A&D-spelers opereren in een sterk gereguleerde omgeving. Bedrijven moeten voldoen aan regelgeving rond informatiebeveiliging, contractprijzen en projectkosten. Ze zijn ook onderworpen aan audit- en productintegriteitsvereisten.

Het ontwerp, de productie en het onderhoud van alle vliegtuigen vereisen goedkeuringen van FAA in de VS en EASA in Europa. Hoewel deze voorschriften van cruciaal belang zijn voor de veiligheid van passagiers en machinisten, maken ze het ook noodzakelijk voor OEM's en leveranciers om hoge kwaliteitsnormen voor hun producten en diensten te handhaven.

De exacte eisen gelden ook voor additief vervaardigde onderdelen. Terwijl normen en voorschriften voor 3D-printen in de lucht- en ruimtevaart geleidelijk worden ontwikkeld, is er een voortdurende uitdaging voor lucht- en ruimtevaartbedrijven bij het opzetten van de workflow die naleving en auditcontrole vergemakkelijkt.

Hoe MES naleving van regelgeving ondersteunt

MES-software voor additieve fabricage stelt OEM's en leveranciers in de ruimtevaart in staat om de naleving van wettelijke vereisten, zoals AS9100, te verbeteren door live gegevens over onderdelen en processen te verzamelen, volgen en controleren.

Met deze informatie kunnen managers beter geïnformeerde beslissingen nemen die het beheer van de gebieden die van invloed zijn op de productkwaliteit helpen verbeteren.

Een ander voordeel van MES is ontwerpcontrole. MES helpt fabrikanten ervoor te zorgen dat het proces wordt gevolgd zoals het door engineering is ontworpen. Deze handhaving ondersteunt de standaardisatie van operaties, waardoor de traceerbaarheid en herhaalbaarheid verder worden verbeterd.

2. Vermindering van de doorlooptijd voor AM-onderdelen en de lengte van de toeleveringsketen

Recordorderboeken voor commerciële OEM's ondersteunen voorwaartse productie gedurende 8-10 jaar.

Naarmate OEM's de productie opvoeren om hun grote achterstanden op te lossen, zouden leveranciers op verschillende niveaus in de toeleveringsketen onder druk komen te staan ​​om tijdige leveringen te leveren, terwijl de kwaliteit behouden blijft en de kosten onder controle blijven.

Veel leveranciers hebben geïnvesteerd in AM-capaciteiten om een ​​snellere productie van kritieke vliegtuigcomponenten te ondersteunen, inclusief cabine- en motorcomponenten (bijv. verbrandingskamers, injectoren, pompen en hoofddrijfgaskleppen).

Maar om gelijke tred te houden met de groeiende vraag, moeten lucht- en ruimtevaartbedrijven die AM-activiteiten uitvoeren, zorgen voor het juiste niveau van operationele uitmuntendheid.

Om dat niveau van uitmuntendheid te bereiken, zouden OEM's en leveranciers hun supply chain-netwerk moeten integreren. De cruciale uitdaging hierbij is dat veel bedrijven zich niet bewust zijn van de beschikbare oplossingen voor AM die verschillende delen van de supply chain met elkaar kunnen verbinden.

Hoe MES digitale toeleveringsketens faciliteert

Het creëren van een geïntegreerde supply chain voor AM betekent het opzetten van een digitaal, gecentraliseerd platform voor het beheren, routeren en volgen van taken bij verschillende leveranciers.

Met toonaangevende MES-oplossingen voor AM kunnen bedrijven rechtstreeks contact opnemen met hun voorkeursleveranciers en onderaannemers. Door het platform in te richten dat aan beide kanten kan worden gebruikt, kunnen bedrijven een netwerk creëren dat de communicatie met leveranciers vereenvoudigt en de routering van productie- en nabewerkingsopdrachten mogelijk maakt.

Geavanceerde MES-oplossingen kunnen nog verder gaan om geautomatiseerde routering van taken mogelijk te maken op basis van vooraf gedefinieerde parameters zoals doorlooptijd en kosten.

3. Vermindering van AM-kosten en verspilling van hoogwaardige materialen

Om functionele vliegtuigonderdelen in 3D te printen, zijn hoogwaardige vluchtmaterialen nodig. Dergelijke materialen, of het nu koolstofversterkte composieten zijn of metalen zoals titanium, zijn erg duur.

Om additieve fabricage in de lucht- en ruimtevaart kosteneffectief toe te passen, moeten bedrijven zorgen voor efficiënt materiaalgebruik. Dit is echter niet zo eenvoudig.

Stel je een scenario voor waarin je begint met bouwen met titaniumpoeder. Uw 3D-printer draait al enkele uren, waarbij lagen van kostbaar metaalpoeder smelten en stollen. En als de klus eenmaal is geklaard, ontdekt u dat het onderdeel is mislukt en dat de storing ergens in het midden van de klus is opgetreden.

In het geval van titaniumpoeder betekent dit machinetijd en materiaalverspilling ter waarde van duizenden dollars.

Helaas zijn dergelijke situaties niet ongewoon in AM. Terwijl mislukte builds plaatsvinden, moeten lucht- en ruimtevaartbedrijven manieren overwegen om afval te minimaliseren.

Hoe MES helpt om kosten te besparen

Een systeem voor het uitvoeren van additieve fabricage kan lucht- en ruimtevaartbedrijven helpen kosten te besparen en materiaalverspilling te verminderen in situaties zoals hierboven beschreven.

Hoe?

Geavanceerde MES-oplossingen kunnen worden geïntegreerd met AM-systemen voor realtime machinebewaking. Als er bijvoorbeeld een fout optreedt tijdens het printproces, kan een operator een melding krijgen via MES en de machine stoppen voordat er te veel kostbaar materiaal wordt verspild.

Lees ook:Hoe kunt u 3D-printerbewaking gebruiken om additieve productie te schalen?

4. IP-bescherming van AM-gegevens garanderen

Het verminderen van de risico's van inbreuk op IE, met name voor gevoelige gegevens zoals ontwerpbestanden en productieparameters, is van het grootste belang voor A&D-bedrijven.

Daarom is het van cruciaal belang om systemen te gebruiken die IP-bescherming ondersteunen en ervoor zorgen dat gegevens intact blijven bij het beheer van AM-activiteiten.

Hoe additieve MES de beveiliging verbetert 

Om gegevensbeveiliging te garanderen, zijn geavanceerde additieve MES-systemen, of ze nu on-premise of in de cloud zijn, ontworpen om te voldoen aan lucht- en ruimtevaartspecifieke industrienormen voor veiligheid en gegevensbeheer.

Daarnaast heeft additief MES van ruimtevaartkwaliteit de interne capaciteit voor systeemveiligheid en veilige gegevensuitwisseling. Dit omvat bijvoorbeeld het beperken van de toegang tot het systeem voor personen die niet geautoriseerd zijn om toegang te krijgen tot de applicatie.

Bovendien ondersteunen moderne additieve MES-oplossingen ook Single Sign-On (SSO) – een verificatietool voor zakelijke gebruikers waarmee gebruikers kunnen inloggen op en toegang krijgen tot meerdere applicaties en websites met slechts één set inloggegevens.

SSO vermindert beveiligingsrisico's op meerdere manieren. Zo hoeven gebruikers niet langer tientallen wachtwoorden bij te houden, terwijl luchtvaartorganisaties de identiteitsbeveiliging kunnen versterken met technieken als two-factor authenticatie.

5. Zichtbaarheid en traceerbaarheid creëren voor AM-operaties

De complexiteit en het digitale karakter van AM vereisen realtime zichtbaarheid en flexibele controle. En toch, misschien enigszins paradoxaal, blijven bedrijven die geavanceerde technologieën gebruiken, zoals AM, vertrouwen op legacy-systemen, zoals afdrukken en spreadsheets, om gegevens te verzamelen en additieve productie te organiseren.

Papier is een zwart gat voor zichtbaarheid en gegevens die handmatig op papier worden verzameld, zijn rijp voor fouten.

Naast papier vertrouwen veel bedrijven ten onrechte op hun ERP om de zichtbaarheidskloof te overbruggen. ERP-systemen hebben echter moeite om het werk adequaat te volgen en te beheren.

Als een transactiesysteem werkt het ERP stroomopwaarts in de productiewaardeketen. Het beheert bestellingen en financiële transacties, maar kan niet de nuances of oorzaak-en-gevolg-koppelingen vastleggen die in een workflow vereist zijn.

Een goed inzicht in de AM-productie maakt het gemakkelijk om fouten te identificeren en mogelijkheden voor verbetering te ontdekken. Hier is hoe een additief MES kan helpen.

Hoe additieve MES de zichtbaarheid van de productie verbetert

De MES speelt een cruciale rol in het centrum van de additive manufacturing-operatie, waarbij het personeel op de werkvloer, AM-systemen, nabewerkingsstations, logistiek, verkoop en planning met elkaar wordt verbonden. Het vermogen om deze verschillende functies op elkaar af te stemmen en zichtbaarheid te bieden aan de belangrijkste belanghebbenden, stimuleert de prestaties en naleving in de hele organisatie.

In wezen biedt het een venster op alle activiteiten die essentieel zijn voor een succesvolle AM-productie.

Additieve MES maakt bijvoorbeeld AM-productiezichtbaarheid mogelijk door realtime inzicht te geven in het productieschema en het machinegebruik.

Stel je een situatie voor waarin de manager de prestaties van de AM-machines kan zien in een realtime dashboard. Uitgerust met de mogelijkheid om in realtime te zien wat er gebeurt, kan de manager samenwerken met de operators om slecht presterende apparatuur te identificeren, proactieve acties te ondernemen en de algehele prestaties op peil te houden.

Uiteindelijk werkt de hele AM-faciliteit efficiënter wanneer het team, op alle niveaus, realtime productie-informatie binnen handbereik heeft.

Additive manufacturing in de ruimtevaart:herhaalbaarheid en kwaliteit bereiken met MES 

Additive manufacturing is een integrale technologie geworden in de gereedschapskist van vliegtuigfabrikanten. De vraag is daarom niet waarom AM moet worden geadopteerd, maar hoe de efficiëntie en schaalbaarheid ervan in de productie kunnen worden gegarandeerd.

Een oplossing die essentieel blijkt, is additieve MES. Additieve MES is ontworpen voor de unieke vereisten van AM en helpt bij het opzetten van een conforme, kwaliteitsgerichte workflow. Bovendien verbindt het de werkvloer digitaal met de rest van de organisatie en verzamelt en verspreidt het nauwkeurige, realtime gegevens die nodig zijn om de prestaties te verbeteren.

Uiteindelijk is de digitale infrastructuur de sleutel tot efficiënte AM. Luchtvaartbedrijven kunnen de basis leggen voor een dergelijke infrastructuur met additieve MES en hun concurrentievermogen in de digitale productie van de toekomst veiligstellen.

Ontdek hoe AMFG u kan helpen

Met systeemconnectiviteit, ingebouwde beveiliging en een uitgebreide reeks software-integraties, biedt onze additieve MES- en workflowautomatiseringssoftware een complete oplossing om A&D-bedrijven te helpen bij het realiseren van verbonden, schaalbare AM-processen in hun organisaties en toeleveringsketens.