Обеспечение качества в авиационном производстве: ключевые соображения

Производители, работающие с авиационными клиентами, знают, что детали, производимые для авиационных применений, подлежат строгим функциональным и регуляторным требованиям. Авиационные детали не только склонны быть более специализированными, чем детали, создаваемые для применений в других отраслях; они также более вероятно являются миссионно-критическими, означая, что отказ приведет к потере оборудования и потенциальному вреду операторам, пассажирам или сторонним наблюдателям.

Инженерам нужно гарантировать, что каждая произведенная деталь будет выполняться последовательно и надежно к требованиям применения, что несет необходимость, чтобы компоненты держались к строгим стандартам, тестированию и инспекции, чтобы верифицировать правильную функциональность и гарантировать приоритет безопасности.

Авиационные проекты склонны иметь более высокие бюджеты и более длинные циклы разработки, что обычно означает, что больше начального планирования вовлечено для гарантии окончательного успеха проекта. Эта статья подсветит несколько ключевых дизайнерских и инженерных соображений для авиационных деталей, с которыми продуктовые команды, вероятно, столкнутся.

Регуляторные требования и ожидания сертификации поставщиков

Из-за числа международных, федеральных и отраслевых регуляций, которые предписывают, как делаются детали, авиационные компании обычно работают исключительно с поставщиками и производителями, имеющими надлежащие сертификаты.

Одним из наиболее широко используемых авиационных стандартов управления качеством является AS9100, который обеспечивает универсальные определения и ожидания для управления качеством производителей, проектирующих, производящих и инспектирующих авиационные детали. Стандарт прошел через множество версий за годы, самая последняя — ASD9100D, выпущенная в 2016 году.

Производители, демонстрирующие соответствие ASD9100D, могут также демонстрировать соответствие более широкому стандарту ISO 9001 (который система управления качеством AS9100 содержит в своей полноте). Производителям также нужно учитывать сертификацию ASA-100, стандарт, соответствующий FAA Advisory Circular 00-56, который предоставляет стандартизированную систему качества для дистрибьюторов частей гражданской авиации.

Функциональные требования

Авиационные детали требуют уникального сочетания свойств. Многие компоненты должны быть экстремально прочными и жесткими — характеристиками, часто ассоциирующимися с более твердыми, тяжелыми материалами. Однако снижение веса везде, где возможно, критично для почти всех авиационных производственных применений, что также может позволить продуктовым командам проектировать детали с уникальными или сложными геометриями. Обычно для производителей проходит через итерации дизайна, инженерии и тестирования, чтобы гарантировать, что деталь будет функционировать правильно, встречая все функциональные требования, в то время как также оптимизируя для удаления как можно большего веса из детали, без компромисса производительности.

Аддитивные производственные методы предоставляют значительное преимущество здесь, потому что они позволяют производство деталей с использованием минимального количества материала, необходимого для удовлетворения функциональных требований компонента.

Материалы

Потребность в деталях, которые жесткие и прочные, но гибкие и легкие, привела к производству авиационных компонентов с материалами вроде титана, вольфрама и углеродного волокна. Однако многие из этих экзотических материалов реагируют, когда встречают друг друга, что может привести к гальванической коррозии или несоответствиям между коэффициентами термического расширения. Аддитивные производственные методы снова предлагают уникальную альтернативу, так как абсолютное большинство материалов, используемых в этих процессах, нереактивны и предоставляют широкий спектр материальных свойств при более низких плотностях, чем упоминаемые выше материалы.

Десятилетиями углеродное волокно рассматривалось как рискованный материал для использования в авиационных применениях из-за его несовместимости с определенными металлами, анизотропных свойств и уникального средства производства. По мере зрелости средств производства и увеличения вариантов использования высокооптимизированных геометрий и материальных свойств, использование углеродного волокна расширилось обширно в авиационной отрасли.

Сегодня углеродное волокно обычно находится во многих авиационных применениях. Аналогично, технологии, используемые в аддитивном производстве, так драматически изменились за последние несколько лет, что теперь есть гораздо меньше материальных ограничений для деталей, которые могут быть сделаны аддитивными средствами.

Аддитивно изготовленные детали следуют похожей траектории в авиационных применениях, позволяя инженерам контролировать и оптимизировать компонентные геометрии как никогда раньше. Помимо снижения веса компонента, зрелость аддитивной производственной технологии и контроля процесса позволила инженерам оптимизировать компонентные свойства, как жесткость и прочность, с точностью традиционных производственных методов.

Это драматически увеличивает варианты использования для аддитивно изготовленных деталей внутри авиационных применений каждый год, и из-за этого становится все более обычным видеть аддитивно изготовленные детали, заполняющие роли компонентов, которые когда-то были традиционно изготовлены в авиационной отрасли.

Критерии тестирования

Пока все детали нуждаются в тестировании для гарантии их правильной функции, это особенно важно для авиационных применений, так как многие из компонентов являются критическими деталями. Многие из этих деталей требуют специфических механических свойств и являются ключевыми для гарантии безопасности, поэтому мудро для продуктовых команд иметь свои критерии тестирования определенными рано и детально — до начала тестирования. Знание того, как выглядит успех, дает инженерам четкие бенчмарки и позволяет дизайнерам эффективно уточнять дизайн детали против этой цели.

Снижение рисков

Авиационные клиенты также, вероятно, захотят видеть оценки рисков. Из-за высокого числа критических деталей, используемых в авиационных применениях, жизненно важно, чтобы продуктовые команды чувствовали уверенность, что их детали надежны и представляют мало или никакого риска для здоровья и безопасности людей.

Используя хорошо определенные методологии анализа рисков, вроде Анализа режимов и последствий отказов (FMEA), инженеры могут определить различные способы, которыми деталь может отказать, а также последствия, ассоциированные с этими отказами, так что продуктово-разработочные команды могут проактивно смягчать риски. Это помогает командам определить затраты, которые они готовы понести, чтобы гарантировать, что определенные отказы никогда не происходят, что, в свою очередь, может привести к дальнейшим дизайнерским изменениям или встройке избыточных систем для смягчения их эффектов.

Питание авиации аддитивным производством

Пока аддитивное производство не будет лучшим вариантом для каждого применения, технология продвинулась и созрела таким образом, что число потенциальных применений в авиации увеличивается каждый год. Во многих случаях аддитивное производство позволяет для специфических или сложных деталей быть сделанными целенаправленными способами для выполнения строгих требований внутри авиационной отрасли.

Некоторые критические детали очевидно будут лучше подходить к другим производственным методам, но скорость и гибкость аддитивных технологий представляет все более экономичный вариант. В конечном счете, инженеры и продуктово-разработочные команды должны инвестировать в надежную подготовку перед началом производства, чтобы гарантировать, что их авиационные детали встречают все необходимые функциональные и регуляторные требования, изготовлены с идеальными материалами и спроектированы для смягчения риска.

В Fast Radius мы процветаем на превышении ожиданий, и мы хорошо позиционированы для помощи продуктовым командам навигировать множественным соображениям на игре в любом продуктово-разработочном проекте. Мы — страстная команда дизайнеров и инженеров, ищущая сделать долгие деловые партнерства, которые давят на границы возможного через современное производство. Наши авиационные клиенты держат нас на более высокой планке не только для производства, но и для дизайнерского и инженерного консультирования. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы начать.

Посетите наш ресурсный центр, чтобы узнать больше о том, как аддитивное производство может быть использовано для более эффективного производства, что нужно знать о печати металлических деталей, материалах, используемых в авиационном производстве, и многое другое.

Готовы изготовить свои детали с Fast Radius?

Начните расчет стоимости