Prototipagem CNC na indústria da aviação

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O desenvolvimento da indústria da aviação de um país reflete a qualidade da habilidade e do conhecimento técnico que possui. Os requisitos de resistência estrutural, precisão, exatidão, qualidade e confiabilidade são críticos para esta indústria. O conceito de melhorar o design das aeronaves e acelerar os processos de produção sempre foi um desafio.

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Portanto, a usinagem CNC e a prototipagem encontraram seu caminho nesta indústria. Máquinas CNC que podem atender a requisitos de tolerância rígidos fornecem uma ótima solução para atender a uma variedade de necessidades, ao mesmo tempo que acompanham o ritmo de produção. À medida que o artigo avança, discutiremos em detalhes os vários parâmetros que desempenham um papel na indústria da aviação e como a tecnologia CNC a está revolucionando.

Por que a tecnologia CNC é adequada para a indústria da aviação?

Um artigo da Lufthansa afirmou que a Boeing precisava de 6 milhões de peças para construir o avião 747-800. A tecnologia CNC oferece diversas vantagens para a indústria da aviação. Vamos discutir alguns deles:

Prototipagem CNC na indústria da aviação
  • Automação e flexibilidade são dois parâmetros importantes na indústria da aviação. As linhas de produção não são redundantes. A tecnologia CNC permite que as linhas de produção sejam rapidamente adaptadas às diferentes peças. Portanto, vários processos de usinagem podem ser realizados. Vários processos CNC podem ser executados na mesma máquina usando um único dispositivo de fixação. Isto ajuda a reduzir significativamente o tempo de processamento e produção, aumentando assim as margens de lucro e a eficiência.
  • A fabricação de peças usando esse método oferece inúmeros benefícios, incluindo precisão, repetibilidade, velocidade e integração CAD.
  • Ao contrário da fresagem manual, que é controlada exclusivamente por humanos, existem grandes variações entre as cópias, enquanto as duplicatas criadas com a fresagem CNC garantem sempre uma cópia perfeita do objeto. A integração do Desenho Assistido por Computador (CAD) nas fresadoras CNC permite um melhor desempenho e a produção de cópias perfeitas. Pode-se projetar, modificar ou remodelar qualquer peça conforme necessário antes da produção. O desenho esculpido em CAD pode ser facilmente customizado para que diferentes programas possam ser criados. Quando o projeto é alimentado na máquina CNC, a fresadora pode produzir uma cópia física da peça. Isso pode levar à prototipagem de forma rápida e fácil.
  • O avanço tecnológico não só no sector comercial, mas também nas forças armadas de um país, aumentou a procura de aeronaves com qualidade consistente e defeitos mínimos. Para produzir cópias perfeitas de peças com precisão e atender à demanda de empresas como Boeing, Lockheed-Martin, Vickers e outras, as máquinas CNC são o melhor substituto. As máquinas CNC garantem consistência e coerência nas peças produzidas, permitindo a fabricação e utilização de produtos de melhor qualidade na indústria aeronáutica. Muitas das peças aeroespaciais atuais devem ser feitas de uma única peça sólida de tarugo de alumínio ou peças forjadas, ou outros materiais, como aço inoxidável e outras ligas resistentes, para que possam levantar pesos pesados ​​e fornecer resistência estrutural à aeronave. Cópias dessas peças podem ser feitas facilmente em máquinas CNC, sem quaisquer diferenças.
  • O aumento da demanda dos fabricantes de aeronaves em busca de peças para aeronaves abriu caminho para que inúmeras empresas investissem milhões de dólares em empresas que prestam serviços de usinagem CNC nos setores comercial e militar. Grandes empresas chegaram ao ponto de produzir peças enormes medindo 50 polegadas de diâmetro, 60 polegadas de comprimento, 40 polegadas de largura e 32 polegadas de altura. O peso total das peças usinadas CNC pode exceder 100 libras. Esses prestadores de serviços de usinagem CNC podem pagar e acomodar essas grandes fresadoras numéricas controladas por computador e também fornecer aos fabricantes peças que atendam a critérios de tolerância rígidos. As áreas nas quais as tolerâncias são medidas incluem planicidade, circularidade e cilindricidade; Planicidade de até ±0,000002 polegadas, redondeza de diâmetro ±0,00005 polegadas e cilindricidade ±0,001 polegadas. Essas tolerâncias rígidas desempenham um papel importante em peças como o trem de pouso, sobre o qual Raymer diz: “Dos muitos componentes internos que precisam ser definidos ao projetar uma aeronave, o trem de pouso normalmente causa a maioria dos problemas”.
  • As tolerâncias desempenham um papel importante em peças onde há pouco espaço para erros de dimensionamento. Existem empresas de usinagem CNC especializadas na produção dessas peças. A fabricação de peças de aeronaves tem obrigado as empresas a investir em equipamentos que lhes permitam concluir a fabricação em um único setup.

Aplicações de usinagem CNC na indústria de aviação

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A crescente complexidade das peças das aeronaves modernas exige enorme precisão. O que começou em 1903 com madeira, arame e outros materiais básicos evoluiu rapidamente para o uso de compósitos e metais modernos pela indústria. As aeronaves modernas de hoje apresentam um sistema aviônico complexo, sistemas hidráulicos de última geração, superfícies de controle aerodinamicamente otimizadas, sistemas de compensação e servo flaps e sistemas de motor revolucionários.

Como esses sistemas estão evoluindo rapidamente, sempre há necessidade de peças personalizadas para melhorar as aeronaves existentes. Para algumas melhorias, nem sempre é viável projetar aeronaves completamente novas a partir do zero. Para reduzir custos, é criada uma lista de opções de upgrades e peças de reposição para diversos tipos de aeronaves. Os pedidos de peças especiais semelhantes são então combinados, proporcionando compatibilidade e economia de custos. Por exemplo, uma antiga série Boeing 747 que precisa ser atualizada para o mais recente sistema de controle fly-by-wire não exige que toda a aeronave seja fabricada do zero. Em vez disso, os componentes do respectivo sistema são processados.

Da mesma forma, desenvolvimentos críticos na indústria da aviação exigem testes intensivos. A prototipagem CNC é de grande ajuda nesse sentido. É utilizado na fabricação de peças de componentes estruturais, aviônicos, sistemas de propulsão e peças aerodinâmicas.

Depois de discutir a necessidade de peças e protótipos personalizados, vamos agora discutir algumas peças importantes que são fabricadas com usinagem CNC:

Papel material Processo de manufatura
Carcaça do aileron

Linha de aço inoxidável 15-5PH H1025

Fresamento CNC de 5 eixos

Refletores para faróis laterais

alumínio 6061-T6

Fresamento CNC de 5 eixos

Carcaça para a válvula de controle do sistema de freio

alumínio 2024-T351

Fresamento CNC de 4 eixos

A sede de uma válvula reguladora de fluxo de ar

347 aço inoxidável

Usinagem CNC de 5 eixos

Válvula de retenção do sistema de freio

Aço inoxidável 18-8, condição B

Torneamento de precisão
Dobradiça das abas

Inconel 718

Fresamento CNC de 3 eixos

Pistão do motor

alumínio 7075-T651

Torneamento CNC convencional

Montagem giratória

alumínio 2024-T351

Fresamento CNC de 4 eixos

E essa lista não termina aqui!

Os materiais utilizados na fabricação incluem alumínio, titânio, aço inoxidável, Inconel, Kovar e cobre. Os tipos de usinagem geralmente usados ​​na fabricação de peças de aeronaves incluem fresamento CNC de 3, 4 e 5 eixos, torneamento, usinagem por descarga elétrica de fio (EDM), rebarbação, microusinagem e EDM por afundamento (EDM).

Um exemplo notável nesse sentido é a Thompson Aero Seating, fornecedora de soluções de assentos para aeronaves na Irlanda do Norte. A empresa contratou um fornecedor de serviços de usinagem CNC para produzir trilhos de suporte de alumínio para suas estruturas de assentos comerciais, com o objetivo de atingir tempos de ciclo mais curtos. Ao usar a fresagem CNC, os tempos de ciclo foram reduzidos em 100%, de 61 minutos para apenas 32 minutos! Além disso, o excelente processamento superficial por fresagem CNC permitiu evitar processos de rebarbação e polimento.

Diploma

Dados os fatos deste artigo, o papel central da prototipagem e usinagem CNC é bastante óbvio. Desde a obtenção de tolerâncias precisas até a redução dos tempos de ciclo, a usinagem CNC oferece uma solução abrangente. Além disso, dada a atual atividade de inovação na indústria da aviação, a prototipagem CNC fornece todas as etapas de usinagem necessárias para analisar de forma abrangente o desempenho, a estética e a capacidade de fabricação.

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