چالش‌های CNC در صنعت هوافضا

دسته: مقالات منتشر شده در 15 دی 1404
نوشته شده توسط Admin بازدید: 19

چالش‌های ماشین‌کاری CNC در صنعت هوافضا

صنعت هوافضا یکی از پرتقاضاترین صنایع در تولید مدرن است. از اتصالات کوچک گرفته تا اجزای سازه‌ای بزرگ، هر قطعه باید استانداردهای بسیار بالایی از دقت، قابلیت اطمینان و قابلیت ردیابی را رعایت کند. ابتدا به طور خلاصه با پلاستیک و دنیای آن آشنا می‌شویم.

 

تولید پلاستیک در حجم کم: انقلابی در استارت‌ آپ‌ها و بازارهای خاص

تمام کسب ‌و کارها به میلیون‌ها واحد پلاستیک نیاز ندارند. تولید کم حجم پلاستیک برای استارت‌ آپ‌ها و شرکت‌های مستقر در تحقیق و توسعه یک راه حل مقرون به صرفه درجهت اثبات طراحی و انجام آزمایشات بازار است. تولیدکنندگان قراردادی همچنین می‌توانند ازطریق نمونه‌ سازی و ابزارسازی پلاستیکی و فناوری‌هایی مانند چاپ سه بعدی در تولید پلاستیک، به کیفیت تولید در مقیاس کوچک دست خواهند یافت. این مدل با هدف استفاده در صنایع خاص، از هوافضا گرفته تا صنایع دفاعی، که در آنها دقت بیشتر از حجم ضرورت دارد، مطابقت دارد. برون ‌سپاری پلاستیک به صنایع یک رویکرد انعطاف ‌پذیر است؛ به این معنا که یک سازمان می‌تواند کسب ‌و کار خود را به نمونه ‌سازی و تولید گسترش دهد، بدون اینکه به بازطراحی زنجیره تامین خود نیاز داشته باشد. این یک فلسفه تولید مبتنی بر انعطاف ‌پذیری، سرعت و هزینه‌های پایین است.

 

پردازش پیشرفته پلیمر: جایی که علم مواد با مهندسی تلاقی می‌کند

نیروی محرکه نامرئی در پشت خدمات قالب‌ گیری پلاستیک سفارشی، نوآوری در مواد است. با پردازش پیشرفته پلیمر، تولیدکنندگان اکنون پلاستیک‌هایی تولید می‌کنند که در برابر حرارت مقاوم‌تر، ازنظر شیمیایی پایدارتر و دارای خواص الکتریکی هستند. ساخت قطعات ترموپلاستیک سفارشی با کارایی بالا ازطریق تکنیک‌هایی مانند اکستروژن واکنشی، ترکیب نانوکامپوزیت و قالب ‌گیری چند ماده‌ای امکان ‌پذیر است. این پلیمرهای سطح بالا درحال حاضر در صنایع دیگری مانند انرژی‌های تجدید پذیر، الکترونیک و محصولات مصرفی کاربرد دارند. علاوه براین، این موج نوآوری به نفع تولید قراردادی بیوپلاستیک است. تکیه بر ترکیبات بیوپلیمر با تولید قطعات پلاستیکی اصلی موجود توسط تولیدکنندگان اصلی (OEM) نشان دهنده آینده‌ای است که عملکرد و پایداری می‌توانند به طور هماهنگ در کنار هم وجود داشته باشند.

 

چاپ سه‌ بعدی در تولید پلاستیک: مرز دیجیتال

منشأ چاپ سه ‌بعدی در ساخت پلاستیک، محدودیت‌های طراحی و توسعه را تغییر داده است. تولید افزایشی، علاوه بر قالب‌ گیری، آزادی طراحی و تکرار سریع بین تولید کوتاه‌ مدت، نمونه‌ سازی و ابزارسازی پلاستیک را فراهم می‌کند. با کمک چاپ سه ‌بعدی در تولید پلاستیک و ساخت دقیق پلاستیک، تولیدکنندگان قادر خواهند بود به هندسه‌های پیچیده‌ای که در گذشته با استفاده از روش‌های سنتی ابزارسازی قابل دستیابی نبودند، دست یابند. این بهترین گزینه است زیرا در واقع، یک راه‌ حل ترکیبی است که زمان عرضه به بازار را تسریع کرده و سفارشی ‌سازی انبوه را ارتقا می‌دهد؛ درست، همان چیزی که تولید قراردادی پلاستیک قصد انجام آن را دارد.

با مدرنیزه شدن گردش کار دیجیتال و ادغام فناوری دیجیتال با پردازش پلیمرهای تصفیه‌ شده، تمایز بین نمونه اولیه و تولید همچنان نامشخص است و این امر منجر به ظهور نسل جدیدی از ترموپلاستیک‌های سفارشی خواهد شد.

 

بینش‌های بازار: افق رو به گسترش تولید قراردادی پلاستیک

پیش ‌بینی می‌شود بازار تولید قراردادی پلاستیک تا سال ۲۰۳۰ به دلیل توسعه اتوماسیون، سطح بالای پردازش پلیمر و مواد سازگار با محیط زیست به بیش از ۶۰ میلیارد دلار برسد. تولید قراردادی پلاستیک صرفا یک تولید مبتنی بر خرید اجباری نیست بلکه عصر همکاری، دقت و هدفمندی است. این صنعت با اتخاذ خدمات قالب‌ گیری پلاستیک سفارشی، تولید پایدار پلاستیک و فناوری‌های دیجیتال مانند چاپ سه‌ بعدی در تولید پلاستیک، به سمت یک اکوسیستم هوشمندتر و متصل به دیجیتال حرکت می‌کند. به طور کلی، صنعت تولید قطعات پلاستیکی پزشکی و صنعت تولید قطعات پلاستیکی خودرو به سمت جنبه نوآوری و پاسخگویی درحال تغییر است. ادغام تولید قراردادی پلیمری با فناوری پیشرفته و بیوپلاستیک، نشانه‌ای از یک پیشرفت انقلابی به سمت تولید هوشمندتر و پاک‌تر است. باتوجه به اینکه شرکت‌ها خود را با محیط پویای جهان وفق می‌دهند، برون ‌سپاری پلاستیک صنعتی همچنان نیرویی برای چابکی، مقیاس ‌پذیری و خلاقیت خواهد بود: آینده‌ تولید پلاستیک سفارشی در چند دهه‌ آینده.

حال که تکنیک‌های متعدد در ساخت و قالب گیری پلاستیک را مرور کردیم، مهم ترین و پرکاربردترین روش ساخت قطعات پلاستیکی پیچیده در صنعت هوافضا ماشین‌کاری CNC است. ماشینکاری CNC با دقت بالا و قطعات ورق فلزی برای صنایعی مانند اتوماسیون، رباتیک و هوافضا بسیار ضرورت دارند. به طوری که این فرایند هر جنبه‌ای از تولید قطعات هوافضا را تحت تاثیر قرار می‌دهد.

 

1. تلرانس‌های بسیار دقیق و پایداری ابعادی

در پروژه‌های هوافضا، تلرانس‌ها اغلب در محدوده 0.005 میلی‌متر یا کمتر مشخص می‌شوند و ثبات بی‌چون و چرا است. ماشینکاری قطعاتی مانند محفظه‌ها، براکت‌ها یا فیکسچرها نه تنها به تجهیزات پنج محوره پیشرفته نیاز دارد، بلکه به مواردی ازجمله کنترل دقیق دمای کف کارگاه، نظارت و جبران فرسایش ابزار و بازرسی حین فرآیند برای اطمینان از دقت نیز نیاز دارد. برخی تولیدکنندگان از سیستم‌های اندازه‌ گیری پیشرفته و بازخورد فرآیند در لحظه استفاده می‌کنند تا اطمینان حاصل کنند که هر قطعه، حتی در فرایند تولید طولانی، مطابق با مشخصات فنی است.

2. ساختارهای پیچیده و ماشینکاری چند محوره

قطعات هوافضا اغلب دارای حفره‌های زاویه‌دار، سطوح منحنی و حفره‌های عمیق هستند که چالش‌هایی را هم در برنامه ‌نویسی و هم در پایداری برش ایجاد می‌کنند. مهندسان برای بهینه‌ سازی مسیر ابزار و از بین بردن خطرات برخورد، به مراکز ماشینکاری چند محوره و برنامه ‌نویسی CAM مبتنی بر شبیه‌ سازی متکی هستند. با ترکیب ماشینکاری CNC، تراشکاری و پردازش دقیق ورق فلز می‌توان مونتاژهای پیچیده را با تنظیمات کمتر و زمان‌های تحویل کوتاه‌تر انجام داد.

3. مواد هوافضا: تیتانیوم، اینکونل و سایر مواد

مشتریان هوافضا آلیاژهای پیشرفته‌ای مانند تیتانیوم، اینکونل و آلومینیوم ۷۰۷۵ را به منظور بهینه‌ سازی استحکام و وزن ترجیح می‌دهند اما ماشین‌کاری این مواد به برخی دلایل دشوار است: آلیاژهای تیتانیوم سخت هستند و رسانش حرارتی ضعیفی دارند، آلیاژهای اینکونل کار‌پذیر هستند و یا اینکه قطعات سازه‌ای آلومینیومی به سطح نهایی بالایی نیاز دارند.

در برخی خطوط تولید به طور مداوم گریدهای ابزار، پوشش‌ها و پارامترهای برش آزمایش می‌شوند تا به تعادل بهینه بین کیفیت سطح و مقرون به صرفه بودن، به ویژه برای نمونه ‌سازی اولیه و تولید با حجم کم، دست یابند.

4. کیفیت، قابلیت ردیابی و مستندسازی

هر پروژه هوافضا به کنترل‌های فرآیند مستند نیاز دارد؛ از صدور گواهینامه مواد اولیه گرفته تا گزارش‌های بازرسی نهایی. به طور کلی، برخی قابلیت‌های ردیابی کامل قطعه در مرحله تولید ازجمله ردیابی مواد و دسته، گزارش‌های بازرسی دستگاه اندازه‌ گیری مختصات (CMM)، سوابق پرداخت سطح و فرآیند بایستی تضمین شوند.

5. از نمونه اولیه تا تولید

مشتریان هوافضا اغلب برای اعتبارسنجی طراحی، کار خود را با نمونه‌های اولیه در دسته‌های کوچک آغاز می‌کنند. قابلیت‌های نمونه‌ سازی سریع (ماشینکاری CNC داخلی، ساخت ورق فلزی و پرداخت سطح) امکان تکرار سریع قبل از انتقال به تولید انبوه را فراهم می‌کند. این گردش کار یکپارچه به کوتاه شدن زمان‌های تولید کمک کرده و هماهنگی بین نمونه اولیه و تولید را تضمین می‌کند.

6. نگرش آینده

حرکت صنعت هوافضا به سمت مواد سبک، سیستم‌های پیشران هیبریدی و پرواز خودکار به این معنی است که تولید دقیق ممکن است چالش برانگیزتر باشد.