イスラエルと米国でコンポジットの世界にサービスを提供
Elbit Systems Ltd.（Haifa）はイスラエル最大の防衛請負業者であり、2017年の売上高は33億米ドル、2018年の受注残は75億米ドルを超えています。その活動には、軍用および商用航空機、陸上車両、国土のシステムと構造が含まれます。セキュリティとさまざまなインテリジェンス、電子機器、サイバーシステム。 12,500人の従業員のうち、約3,000人が米国におり、米国のユタ州とニューハンプシャー州、およびフォートを含む複数の場所を維持している子会社のElbit Systems ofAmericaと協力しています。価値がある、テキサス州、米国。そして、ElbitCycloneは と呼ばれる追加のサイトに拡張されました Aero-Structure Technologies Cyclone（ATC）、 グルジア政府との提携により建設された、グルジアのトビリシ国際空港の近く。 2つのオートクレーブとCNC機械加工およびNDI機能を備えた12,000m2の施設の建設が完了しました。 「私たちは現在、この場所を主要な航空機OEMと認定するために取り組んでいます」と、ElbitCycloneの事業開発およびマーケティング担当シニアマネージャーであるJonathanHulatyは述べています。
Elbit Systems Cycloneの子会社はイスラエル北部に拠点を置き、金属および複合航空機の構造とアセンブリの設計および製造センターとして機能します。同社は、1970年にサイクロンが設立されたカルミエルの近くの同じ場所に1つの建物内にあり、イスラエル空軍の航空機とヘリコプターの保守、修理、オーバーホール（MRO）サービスを提供しています。ヘリコプターのブレードを回転させることによって生成されるらせん状の風は、元の会社名に影響を与えました。
Cycloneは、1980年代までに複合材の機能を確立し、イスラエル国外の顧客向けに作業を開始し、マクドネルダグラス DC-10 の金属製ドアを構築しました。 および MD-11 ワイドボディ機、および F-15 の部品 および F-16 軍用機とガルフストリーム G-200 ビジネスジェット。
Elbitは1990年代後半にCycloneを買収し、同社に投資し、2010年までに3倍の規模になりました。 2017年までに、Cycloneは、ボーイング社（シカゴ、イリノイ州、米国）の737民間航空機用に、後部入口ドア、ギャレードア、後部および前部貨物ドアの両方を含む11,000個のアルミニウムドアを製造しました。その後、ボーイング社と直接契約を結び、787 Dreamliner の複合床アセンブリと詳細部品の製造を行いました。 、および同じ航空機の胴体セクション41の複合部品用のSpirit AeroSystems（ウィチタ、カンザス、米国）を使用。また、ボーイング787-8バリアント用の助手席フロアビームも提供しています。同社は現在、ボーイングの最高のサプライヤー賞であるボーイングゴールドレベル優先サプライヤーとして認められています。サイクロンはそれを達成した数少ないものの1つであり、米国外で最初のものです。
同社はまた、ボンバルディア（モントリオール、QC、カナダ）の長距離ビジネスジェット用の部品と、米国に固定された F-35 の3つのバリエーション用のさまざまな部品を供給しています。 ライトニングII 。 Cycloneの長い顧客リストにあるその他の注目すべき点には、ロッキードマーティン、シコルスキー、GKNエアロスペース、テキストロン、トライアンフ、ノースロップグラマン、ベルヘリコプターなどがあります。
フラティ、 CWの ツアーの主催者は、次のように回想しています。「1990年代後半には、400人の従業員がいました。現在、売上高は5倍になり、従業員数は500人です。これは、リーンプロセスに重点を置いているおかげで可能です。私たちが行っていることのほとんどは印刷用に構築することであり、栄光に聞こえないかもしれませんが、それは私たちの業界の大部分を占めています。」 Hulatyは、品質、再現性、競争力の要件に加えて、生産を満たすために必要な機器と品質システムへの投資により、これは市場での厳しいが興味深い位置になっていると付け加えています。
失神するどころか、サイクロンは昨年、複合材事業が金属加工所を超えて急増し、生産の大部分を占め、約60/40に分割されました。 Hulatyは、成長が続くと予測しています。「今年は、おそらく70％のコンポジットに移行するでしょう。」
パーツの習熟度
CWの ツアーはサイトのメイン会議室で始まり、そこでHulatyが簡単な紹介をします。サイクロンの生産は、軍用と商業用の間で約50/50に分割されていると彼は説明します。市販の複合部品には、着陸装置のドア、ナセル部品、スキン、フェアリング、操縦翼面、構造床グリッドが含まれます。軍用複合材には、スキン、ドア、フィラメント巻きの外部タンク、パイロン、操縦翼面、ヘリコプターのスポンソン、エンジンの吸気口などがあります。
サイクロンはまた、中高度で長持ちする無人航空機（MALE UAV）用に外翼とテールブームを設計しました。この無人機は、高度3,048〜9,144mで長時間（たとえば、24〜48時間）飛行します。ただし、Hulaty氏は、同社はもはやUAVの仕事をあまり行っていないと述べています。 「UAVは通常小型で、ウェットレイアップを使用していますが、これは私たちの専門知識ではありません」と彼は説明します。プリプレグを使用して製造されたより大きなUAVがありますが、Hulatyは、これらは通常、少量で製造されるか、ボーイング、ゼネラルアトミック、およびその他の大規模な防衛OEMによって社内で製造されると指摘しています。 「私たちは、散発的なプログラムよりも、プリプレグ部品の長期連続生産を好みます。」
Cycloneのプリプレグパーツ機能には、ホットドレープフォーミング（HDF）およびオートクレーブ硬化による複数のレイアップの真空デバルキングが含まれます。硬化部品の非破壊検査（NDI）とCNC機械加工は現場で完了し、特別な専門知識は複雑な金属と複合材料のアセンブリの高速生産です。 Cycloneは、すべての航空宇宙製造および品質認証（AS9100、Nadcap、ISO9001など）を完了し、フィラメントワインディングおよび樹脂トランスファー成形（RTM）の機能を開発しました。
実際、RTMは CW のCycloneの最初の紹介。 2013年の CW では、商用航空機の金属製助手席ドアに代わる、ユニット化された全複合型の同社の開発が取り上げられました。 記事「統合された複合航空構造のコスト削減」。このテクノロジーは、RTMと幾何学的にロックされた複合継手を使用して、アルミニウムや「ブラックアルミニウム」複合設計と比較して、ファスナーが非常に少なく、30％の軽量化、25〜35％のコスト削減でFAA認定の構造を実現しました。完全に留め具のない複合ドアのサイクロンの成功した構築と、軽量で低コストの複合航空機操縦翼面への技術の拡張は、 CW によって説明されました。 「ファスナーフリーの複合航空機ドアおよび操縦翼面」というタイトルの2016年のアップデートで。 Hulatyは、会議室に展示されているファスナーのないドア＃1を指摘して、紹介の挨拶を締めくくります。パーツは印象的で、高品質な仕上がりです。それから彼は建物からの道を導きます。
合理化されたレイアップとテスト
フラティはツアーを丘を下って進み、左に曲がってサイクロンの複合材製造ビルの入り口に入ります。ここでもいくつかのパーツが紹介されています。ボーイング767テールスキッドフェアリング、ビーチクラフトキングエア ウィングレットとF-35複合部品。入口を過ぎると、左側に防衛関連の生産のための立ち入りが制限されたクリーンルームが閉鎖されたままになっています。右側では、ボーイング787部品のクリーンルームの作業員が、小さなクリップや支柱から複雑なJビーム、Iビーム、Cビーム、マルチピースのノーズランディングギアドアまで、さまざまな部品のプリプレグを配置しています。プリプレグは、Bullmer Assyst（Wakefield、UK）自動ファブリックカッターとギロチンマシンを使用して切断され、任意の角度で厚いスタックを切断します。プリプレグ冷凍庫はクリーンルームに隣接しています。 Hulatyは、プリプレグのスタックがカットされ、キット化され、冷凍庫に戻されることがあると述べています。クリーンルーム全体に配置されたAlignedVision（Chelmsford、MA、US）レーザープロジェクションシステムは、手のレイアップを支援します。
炭素繊維強化プラスチック（CFRP）の床梁部品は、男性の金属マンドレルに配置されています。 Hulatyは、合理化されたプロセスについて詳しく説明しています。「最初にプリプレグスタックを配置してから、マンドレルに適用します。これにより、ツールに少しずつ適用する場合に比べて、時間を大幅に節約できます。その後、レイアップは独自の設計のCFRPコールで覆われ、部品の100％の再現性を確保するのに役立ちます。」
クリーンルームの後壁に沿ってホットドレープ成形機が設置されており、サイクルごとに多くの部品を減量することができます。 「ホットドレープを形成せずに、このタイプの高速プリプレグ部品をどのように製造するかはわかりません」と、梁や支柱などの部品に関してHulaty氏は言います。それでも、彼はこのステップがボトルネックではなく、オートクレーブでもないことを認めています。 「硬化後の最後の機械加工がボトルネックです」と彼は続け、長い床の梁部品の場合、単純なスタックを積み上げて硬化後に機械加工する方が速いと説明します。 「一度に硬化する部品をたくさん積み重ねることができるので、オートクレーブは問題ではありません」と彼は付け加えます。 「したがって、実際には、硬化サイクルごとに良好な生産率が得られます。」
隣接する広いエリアでは、4つのオートクレーブが後壁に沿って配置されています。 「オートクレーブに適したサイズにするのは難しいです」とHulaty氏は言います。「生産速度とサイクルあたりの十分な部品のバランスを取り、加熱と冷却に時間がかかるほどの量がないためです。 。」 Thermal Equipment Corp.（TEC、Rancho Dominguez、CA、US）が提供するCycloneの直径3mのオートクレーブは、長さが5mから10mで、最長の11mです。
オートクレーブベイの上の中二階には、品質保証テスト部門があります。ここで、Zwick（ウルム、ドイツ）のテスターには、航空機の操縦翼面で使用される材料のテストに必要な、温度サイクル用の気候チャンバーがあります。 「これらは、OEM仕様に従って、温度と負荷のサイクリングを実行します」とHulaty氏は言います。 「私たちはすべてのテストを社内で行い、ほとんどすべての顧客が私たちのラボを訪れて認定したため、材料の認定を行うことができます。」
彼は、さまざまなプリプレグビーム構造で使用されるCycloneによって製造されたCFRPラジアスフィラー（「ヌードル」）の顕微鏡写真を示しています。 「これは、ビームのフランジをウェブに接続する必要があり、麺を使用して荷重伝達を可能にし、ボイドを防止する部品を作成する場合、非常に複雑な問題です」とHulatyは説明し、ツアーを2番目のテストラボに導きます。小さなディスクは研磨され、Struers（Ballerup、デンマーク）製のTegraminテスト機器に配置されます。 「これは私たちのレイアッププロセスの一貫性をテストします」と彼は強調し、次のように強調します。標準。」
NDIと機械加工
ツアーは次に、最終品質保証（QA）と機械加工作業を収容する隣接施設を訪問します。天井の高いNDIエリアには、左側にMatec Instrument Cos。（米国マサチューセッツ州ノースボロー）が提供する大型の透過型超音波（TTU）試験機があり、音波を部品の表面に結合するための水鉄砲が備わっています。 「TTU機器の一方は送受信できますが、もう一方は受信機のみです」とHulaty氏は説明します。 「これにより、ビジネスジェットのベリーフェアリングなど、中規模から大規模の部品を30分半のシフトでスキャンできます。」彼は、これがイスラエルでNDIに使用されている最大のTTUシステムであると主張し、次のように付け加えています。フェアリングは二次構造であり、飛行に不可欠ではないため、しばらくすると統計ベースの検査に進むことがありますが、それでもすべてをスキャンすることを好みます。」この好みに沿って、Hulatyは、Cycloneが複合材料に2人のレベルIII非破壊検査（NDT）技術者を採用していると述べています。
ラボを続けると、右側に別の自動超音波探傷（UT）マシンがあります。これは、ScanMaster Systems Ltd.（Rosh-Ha’ayin、イスラエル）によって製造されたものです。ここでも複合部品が水槽に沈められていますが、これはCスキャンシステム用ではありません。代わりに、タンクはフェーズドアレイUTを提供します。これは、Cスキャンよりも高い精度を提供する非常に高速な方法ですが、形状は単純です。
ツアーがQAプロセスのさまざまな段階で部品のラックを通過するとき、HulatyはNDTベイの隣に保管されている工具を指摘します。 「私たちは、金属と複合の両方のツールのほとんどを社内で設計および構築していますが、一部の顧客は独自のツールを提供することを好みます。もちろん、お客様の承認がある場合にのみ、生産を改善するために工具の設計を変更することもあります。」
ツアーはドアと短い廊下を通ってCNCオペレーションに入ります。このオペレーションには、もともと石切り業界で設立された会社であるBreton（Castello di Godego、イタリア）が提供するツイン5軸CNCマシニングセンターがあります。 「Bretonの機械部品は、石のほこりから保護して構築されました」と、CNCエンジニアリングマネージャーのTrevorHutsonは述べています。 「したがって、CFRPでうまく機能します。木工用CNCマシンは、私たちの生産ニーズに対して十分に堅牢ではないことがわかりました。」
Hulatyは、建物の温度が26°C±1°Cに維持されていると指摘しています。 「パラメータのいずれかが仕様から外れると、各マシンは停止します」と彼は説明します。機械は、z方向に1mの移動で、長さ5m、幅2.2mまでの部品を処理できます。それらの体積精度は50ミクロン（0.002インチ）として引用されています。
加工が完了すると、三次元測定機（CMM）ヘッドが切り替えられ、最終的なQAのために部品に対してCMMが実行されます。これは報告され、検査時間を節約するために機械のデジタル制御システムを介して部品に含まれます。 「CMMプローブを校正してから、部品の測定を行います」と、CNCエンジニアのKarin Hartmanは言います。彼は、Hutsonと並んで、Cycloneの2番目のCNC機械加工の専門家として機能しています。 「これによりリアルタイムの結果が得られるため、問題を複数の部分に移行する前に問題に対処できます」とハットソン氏は付け加えます。 「また、時間を節約し、再加工をすぐに行うことができます。」
組み立てと研究開発
ここでは、ツアーはNDT / CNCビルを出て、会議室を収容していたビルを通り過ぎて丘を上り、組み立て作業に対応する隣接する構造に戻ります。 Hulatyは、787のセクション41のフロアビーム、フライトデッキビーム、シアーウェブビーム、および電子機器（アビオニクス）ベイを製造する多くの組立ステーションを指摘しています。これらは、前輪ウェルドア（NWWD）とともに、米国のSpiritAeroSystemsは、前方胴体セクションである787セクション41の同社の生産ラインに立ち寄る準備ができています。
せん断ウェブアセンブリステーションをより詳細に見ると、Hulatyは、セクション41の貨物フロアをサポートし、飛行機の腹を横切るようにサポートしていると説明しています。アセンブリには、2つの縦方向の梁と6つの支柱が含まれ、すべて逆さまに組み立てられます。簡単な回転ジグが部品をまとめて保持し、支柱の固定を容易にします。
「複合材はすでに掘削されてここに入ります」とHulatyは述べています。 「この建物には金属だけが掘削されています。」建物の裏側にもアルマイトと塗装が施されています。組み立て説明書は、既製のシステムを使用して、各ステーションのコンピューターモニターに表示されます。 「しかし、指示は私たちのものです」と彼は言います。 「各パーツのCATIAモデルと通信するように変更し、エンジニアリング部門が組み立て手順を作成しました。」彼は、赤い色は過去に行われた変更または間違いを示していると説明しています。 「これは、タッチスクリーンインフラストラクチャによって実現される、ほぼペーパーレスの環境です。ルートカードはその部分を電子的に追跡します。」
続いて、Hulatyは、C-MUSIC（商用マルチスペクトル赤外線対抗手段）と呼ばれる民間航空機用のミサイル防衛システムを指摘します。これはElbitSystems ISTAR部門によって開発され、Cycloneは、社内で生成された許容値を含むシステムの構造を設計しました。システム機構と内部構造は金属製ですが、フェアリング/レドームは複合材です。
「すべてのイスラエルの航空会社はこれを備えていなければなりません」と彼は言います。 「これは、プラグアンドプレイのキットを介して飛行機の腹に取り付けられた自律システムです。このシステムが作動すると、人が持ち運び可能で、肩から発射される、熱を求めるミサイルに対抗するように設計されており、入ってくるミサイルにレーザーが発射されます。」 2013年にボーイング737に最初に配備されたフラティ氏によると、C-MUSICシステムは民間航空機で数千時間の運用時間があり、エンブラエルでテストされています 170 および 190 ボーイングのほとんどの商用プラットフォームといくつかのエアバス（フランス、トゥールーズ）モデルも同様です。
R＆Dラボの向かいにある玄関の廊下には、3Dプリントされたチタンで作られた部品を含むさまざまな部品が展示されています。 CW 後者は、R＆D LiorZilbermanのElbit-Cycloneヘッドが率いるイスラエルのコンソーシアムの活動から生じたものであることを学びます。コンソーシアムの目標は、航空構造物製造のための積層造形技術を進歩させることでした。 「アセンブリ機能を強化する可能性にも関心があります」とHulaty氏は言います。追加の用途には、ヘリコプターのアップグレードプログラムの部品が含まれる場合があります。これは、悪名高い小規模な実行（たとえば、5機のヘリコプター）であるため、「ツールアップは手頃なオプションではありません」と彼は述べています。 R＆Dショーケースの他の部品には、RTMで作られた船舶用プロペラと、2ピースのハニカムアセンブリを単純な統合部品に置き換えるために顧客が開発したウィングレットが含まれます。
ユニット化された複合構造の開発は、Cycloneの強みの1つになっています。ウィングレットは、オートクレーブ（OOA）から処理されたモノリシックカーボン/エポキシプリプレグを使用して、重量、コスト、およびリードタイムを削減します。同じ利点は、ワンショットRTMプロセスで作成された、ファスナーのない統合されたコントロールサーフェスでも実現されます。 Zilbermanはまた、エネルギーハーベスティング、形状モーフィング機能、回転翼と固定翼の構造ヘルスモニタリング/ NDIシステム、および自己適応型複合回転翼と固定翼を備えた多機能構造の開発で会社をリードしてきました。
R＆Dラボは、カッティングルーム、マシニングルーム、RTM開発ルームで構成されています。後者には、Lauffer Pressen（Horb am Neckar、ドイツ）による360トンのプレスが含まれており、最大2 x2mの部品の金型を加熱するための700kWの電力システムを備えています。 Cycloneは、Polymer G（Halutza、イスラエル）と協力して、統合された、留め具のない助手席ドアおよび制御面技術用の樹脂注入システムを開発しました。 RTM金型を予熱したり、エポキシ樹脂部品を後硬化したりするための大型オーブンもあります。
将来の生産への投資
ツアーの締めくくりとして、Hulatyは、高率の生産と組み立てには投資が必要であると述べています。ツアーを通じて、CycloneのテストラボとNDI機能、および機械加工へのアプローチでこの例を見てきました。同社はまた、プリプレグ切断作業で2桁の材料節約を達成するために使用される、Plataine（米国マサチューセッツ州ウォルサム）のTotal Production Optimization（TPO）ソフトウェアを実装しました。 TPOは、プリプレグの以前の順次切断と入れ子を、同じ材料を使用して複数の部品にわたる切断入れ子を最適化する自動化されたデジタルシステムに置き換えました。このシステムは、製造歩留まりを改善し、切断や機械のセットアップに必要な時間を短縮するのにも役立ちました。
「私たちはお客様から高品質の部品を提供することを信頼されていますが、コストを管理し、生産率を上げる方法も常に検討する必要があります」とHulaty氏は言います。 Elbit Cycloneは、課題に満ちていますが、新しい機会を探し続け、明るい未来を見ています。 「会社の成長に見られるように、私たちは確固たる戦略を持っており、それ自体が証明されています」とHulatyは言います。 「そうは言っても、私たちの戦略は常に進化しており、市場の変化に適応しています。」残るという印象は、知識と経験に基づく実用的な自信であり、高度な技術の約束を信頼できる航空宇宙複合材料の生産に変換するという役割を果たし続ける企業です。
樹脂