Kwaliteit Zekeren in Luchtvaartproductie: Belangrijke Overwegingen

Fabrikanten die met luchtvaartklanten werken weten dat onderdelen geproduceerd voor luchtvaarttoepassingen worden gehouden aan strikte functionele en regelgevende vereisten. Luchtvaartonderdelen zijn niet alleen meer gespecialiseerd dan onderdelen gemaakt voor toepassingen in andere industrieën; ze zijn ook meer geneigd om missie-kritiek te zijn, wat betekent dat falen zou resulteren in verlies van apparatuur en potentiële schade aan operators, passagiers of toeschouwers.

Ingenieurs moeten ervoor zorgen dat elk geproduceerd onderdeel consistent en betrouwbaar zal presteren volgens de vereisten van de toepassing, wat noodzakelijk maakt dat componenten worden gehouden aan strenge standaarden, testen en inspectie, om de juiste functionaliteit te verifiëren en ervoor te zorgen dat veiligheid geprioriteerd wordt.

Luchtvaartprojecten neigen ertoe hogere budgeten en langere ontwikkelcycli te hebben, wat doorgaans betekent dat meer initiële planning betrokken is om het uiteindelijke succes van het project te waarborgen. Dit artikel zal een paar belangrijke ontwerp- en ingenieuwoverwegingen voor luchtvaartonderdelen belichten waaraan productteams waarschijnlijk zullen tegenkomen.

Regelgevende vereisten en leveranciercertificeringsverwachtingen

Vanwege het aantal internationale, federale en industrie-specifieke regelgeving die stipuleren hoe onderdelen gemaakt worden, werken luchtvaartbedrijven doorgaans exclusief met leveranciers en fabrikanten die de juiste certificeringen hebben.

Een van de meest gebruikte luchtvaartkwaliteitsmanagementstandaarden is AS9100, die universele definities en verwachtingen biedt voor kwaliteitsmanagement van fabrikanten die luchtvaartonderdelen ontwerpen, produceren en inspecteren. De standaard heeft door de jaren heen meerdere versies doorlopen, de meest recente is ASD9100D, die in 2016 werd uitgebracht.

Fabrikanten die aantonen dat ze voldoen aan ASD9100D, kunnen ook aantonen dat ze voldoen aan de bredere ISO 9001 standaard (die het AS9100 kwaliteitsmanagementsysteem in zijn geheel bevat). Fabrikanten moeten ook ASA-100 certificering overwegen, een standaard die voldoet aan FAA Advisory Circular 00-56, die een gestandaardiseerd kwaliteitssysteem biedt voor distributeurs van civiele luchtvaartonderdelen.

Functionele vereisten

Luchtvaartonderdelen vereisen een unieke mix van eigenschappen. Veel componenten moeten extreem sterk en stijf zijn – kenmerken die vaak geassocieerd worden met harder, zwaardere materialen. Echter, gewichtsreductie waar mogelijk is cruciaal voor bijna alle luchtvaartproductietoepassingen, wat ook productteams in staat kan stellen om onderdelen te ontwerpen met unieke of complexe geometrieën. Het is gebruikelijk voor fabrikanten om door iteraties van ontwerp, engineering en testen te gaan om ervoor te zorgen dat het onderdeel goed zal functioneren, aan alle functionele vereisten voldoet, terwijl ook geoptimaliseerd wordt om zoveel mogelijk gewicht van het onderdeel te verwijderen zonder de prestaties in het geding te brengen.

Additieve productiemethoden bieden hier een significant voordeel omdat ze de productie van onderdelen mogelijk maken met het minimum aan materiaal dat nodig is om aan de functionele vereisten van een component te voldoen.

Materialen

De behoefte aan onderdelen die stijf en sterk zijn maar toch flexibel en licht, heeft geleid tot het vervaardigen van luchtvaartcomponenten met materialen zoals titaan, wolfram en koolstofvezel. Echter, veel van deze exotische materialen reageren wanneer ze elkaar tegenkomen, wat kan leiden tot galvanische corrosie of verschillen in thermische uitdingscoëfficiënten. Additieve productiemethoden bieden opnieuw een unieke alternatief, omdat de overgrote meerderheid van de materialen die in deze processen gebruikt worden niet-reactief zijn en een breed scala aan materiaaleigenschappen bieden bij lagere dichtheden dan de bovengenoemde materialen.

Decennialang werd koolstofvezel gezien als een riskant materiaal voor gebruik in luchtvaarttoepassingen vanwege de onverenigbaarheid met bepaalde metalen, anisotrope eigenschappen en zijn unieke productiemiddelen. Naarmate de productiemiddelen rijperden en use cases voor hoogst geoptimaliseerde geometrieën en materiaaleigenschappen toenamen, nam het gebruik van koolstofvezel extensief toe in de luchtvaartindustrie.

Vandaag de dag is koolstofvezel veelvuldig te vinden in veel luchtvaarttoepassingen. Op dezelfde manier is de technologie die in additieve productie gebruikt is zo drastisch veranderd in de afgelopen paar jaar dat er nu veel minder materiaalbeperkingen zijn voor de onderdelen die via additieve middelen gemaakt kunnen worden.

Additief geproduceerde onderdelen volgen een vergelijkbare traject in luchtvaarttoepassingen, wat ingenieurs in staat stelt om componentgeometrieën te controleren en te optimaliseren als nooit tevoren. Naast componentgewichtsreductie heeft de rijping van additieve productietechnologie en procescontrole ingenieurs in staat gesteld om componenteigenschappen, zoals stijfheid en kracht, te optimaliseren met de precisie van traditionele productiemethoden.

Dit verhoogt de use cases voor additief geproduceerde onderdelen binnen luchtvaarttoepassingen elk jaar drastisch, en daardoor is het steeds gebruikelijker om additief geproduceerde onderdelen te zien die de rollen vervullen van componenten die eens traditioneel geproduceerd werden in de luchtvaartindustrie.

Testcriteria

Hoewel alle onderdelen getest moeten worden om hun juiste functie te waarborgen, is dit met name belangrijk voor luchtvaarttoepassingen, aangezien veel van de componenten kritieke onderdelen zijn. Veel van deze onderdelen vereisen specifieke mechanische eigenschappen en zijn essentieel voor het waarborgen van veiligheid, dus het is verstandig voor productteams om hun testcriteria vroeg en gedetailleerd te definiëren – voordat testen begint. Te weten hoe succes eruitziet geeft ingenieurs duidelijke benchmarks en stelt ontwerpers in staat om het ontwerp van het onderdeel efficiënt te verfijnen tegen dat doel.

Risicomitigatie

Luchtvaartklanten zullen waarschijnlijk ook risicoanalyses willen zien. Vanwege het hoge aantal kritieke onderdelen in luchtvaarttoepassingen is het vitaal dat productteams vertrouwen voelen dat hun onderdelen betrouwbaar zijn en weinig tot geen risico vormen voor de menselijke gezondheid en veiligheid.

Door gebruik te maken van goed gedefinieerde risicoanalysemethodologieën, zoals Failure Modes and Effects Analysis (FMEA), kunnen ingenieurs de verschillende manieren bepalen waarop een onderdeel kan falen, evenals de gevolgen die geassocieerd zijn met die falen, zodat productontwikkelteams proactief risico's kunnen mitigeren. Dit helpt teams de kosten te bepalen die ze bereid zijn te maken om ervoor te zorgen dat bepaalde falen nooit voorkomen, wat op zijn beurt kan leiden tot verdere ontwerpwijzigingen of het inbouwen van redundante systemen om hun effecten te mitigeren.

Luchtvaart aangedreven met additieve productie

Hoewel additieve productie niet de beste optie gaat zijn voor elke toepassing, heeft de technologie zo gevorderd en gerijpt dat het aantal potentiële toepassingen in de luchtvaart elk jaar toeneemt. In veel gevallen stelt additieve productie specifieke of complexe onderdelen in staat om op doelgerichte manieren gemaakt te worden om te voldoen aan de strenge vereisten binnen de luchtvaartindustrie.

Sommige kritieke onderdelen zullen duidelijk beter geschikt zijn voor andere productiemethoden, maar de snelheid en flexibiliteit van additieve technologieën presenteert een steeds meer economische optie. Uiteindelijk zouden ingenieurs en productontwikkelteams moeten investeren in robuuste voorbereiding voordat ze productie starten om te waarborgen dat hun luchtvaartonderdelen aan alle benodigde functionele en regelgevende vereisten voldoen, geproduceerd worden met de ideale materialen, en ontworpen zijn om risico's te mitigeren.

Bij Fast Radius overtreffen we verwachtingen graag, en we zijn goed gepositioneerd om productteams te helpen navigeren door de vele overwegingen die in elk productontwikkelproject spelen. We zijn een gepassioneerd team van ontwerpers en ingenieurs die streven naar duurzame zakelijke partnerschappen die de grenzen verleggen van wat mogelijk is door moderne productie. Onze luchtvaartklanten houden ons aan een hogere standaard niet alleen voor productie, maar ook voor ontwerp- en ingenieursadvies. Neem vandaag nog contact met ons op om te beginnen.

Bezoek ons kenniscentrum om meer te leren over hoe additieve productie gebruikt kan worden voor efficiëntere productie, wat u moet weten over het printen van metalen onderdelen, de materialen die gebruikt worden in luchtvaartproductie, en nog veel meer.

Klaar om uw onderdelen te maken met Fast Radius?

Start uw offerte