自動化によりロケット部品の製造が軌道に乗る

民間の宇宙船開発会社の出現により、ロケットおよび衛星コンポーネントの製造環境が変化しました。以前は、NASA や米国国防総省などの政府機関が、宇宙関連の製造の大部分を後援していました。現在、Blue Origin、SpaceX、Virgin Galactic の背後にいる裕福な起業家たちが、次世代の宇宙技術の進歩を推進しています。

成長する民間宇宙ビジネスは、製造業者にとって新しい関係、新しい要件、新しい機会を持つ新しい産業を構成しています。

グレイ マニュファクチャリング テクノロジーズは、恩恵を受けているベンダーの 1 つです。ノースカロライナ州デンバーに本拠を置くこのショップは、高度な機械加工と、最も重要な自動化技術を適用して、宇宙飛行業界の高まる需要を満たすことで、これらの機会を利用しています。

グレイの製品構成は高く、個々の部品の量は少ない。グレイの親会社である Compass Precision の社長兼 CEO である Gary Holcomb は、次のように述べています。 「ほとんどのジョブは 5 ～ 10 個で、ほとんどが以前のジョブとは異なります。それらは正確にはプロトタイプではありませんが、非常に少量の複雑な部品であり、毎月 100 件以上のジョブを出荷しています。」

宇宙船の会社は常に技術を修正および改善しているため、技術的な変更が頻繁に行われます。 「顧客のために 5 つの部品を製造すると、顧客はさらに 5 つの部品を注文するかもしれませんが、寸法は異なります」と Holcomb 氏は説明します。 「頻繁な変更通知があり、多くの生産スケジュールに出入りしています。今から 3 か月後に 6 つの注文を受け取る可能性がありますが、1 週間後には 2 つの注文がより早く必要になり、他の 2 つの注文は生産スケジュールからずれてしまいます。」

自動化は、宇宙および衛星製品の機械加工サービスに対するグレイのアプローチの重要な要素であることが証明されています。 「自動化について最初に話したとき、私たちはキャパシティの問題からそれを見ていました」と、Grey 製造オペレーション マネージャーの Evan Grose 氏は言います。 「同じ部品を同じパレットに何度も積み込み続ける余裕はありませんでした。」

スピンドルの稼働時間と生産の柔軟性を向上させるために、同工場は、イリノイ州リンカンシャーの GF Machining Solutions LLC から 5 軸の MIL E 700 U マシニング センターを 2 台購入しました。パレットローディングステーション。ロボットはレールに乗って、機械に出し入れするパレットを切り替えたり、ローディング ステーションでオフラインでパレットを積み降ろしたりします。これらの機能を組み合わせることで、Gray での完全自動運用を拡張できます。

GF Machining Solutions の自動化により、Gray は少量/多品種のワークロードを効率的に処理できるようになりました。 「機器の柔軟性は非常に重要です」と Holcomb 氏は言います。 「日中は、宇宙の顧客向けに 1 ピース、2 ピース、または 5 ピースのジョブを作成することにリソースを集中させています。次に、家に帰る前に、宇宙以外の仕事 (基本的にはすでにプログラムされている大量の航空宇宙の仕事) を取り、夜間に実行します。私たちは、MILL E 700 が提供するプログラマビリティの点で、日中の複雑で非常に小さなロットに対応できるものを利用し、自動化機能を使用して、ライト アウトで実行するやや大量の非スペース作業を行います。」

明かりが消える前にパレットに積み込まれたものだけに無人生産の量を制限する典型的なマルチパレットシステムとは異なり、Transformer ロボットシステムは、作業が完了したパレットを機械から取り除き、積み込み済みのパレットと交換します。次に、機械加工が中断されることなく続行されている間、アイドル状態のパレットの部品をアンロードおよび再ロードします。 「自動化のための自動化と呼んでいます」と Holcomb 氏は言います。

無人運転の場合、加工プログラムで工具折損検出を設定します。工具が破損した場合、機械は停止し、工具を交換します。 MILL E 700 U マシンには、必要に応じてプログラムで呼び出されたツールの摩耗補正と冗長ツールの代替により、Gray の拡張された無人操作をサポートするのに十分なツール ストレージがあります。

Holcomb 氏は次のように述べています。 「多関節ロボットの代わりに堅牢な Transformer ロボットを選択したのは、マシニング センターの複雑な動きを可能にする能力により、完全多関節ロボットを使用する必要がなくなったからです」と彼は付け加えました。

ロボット自動化システムに代わるものは、より多くの機械であると Holcomb 氏は述べています。現在の注文レベルに基づくと、ロボティクスがなければ、少なくとも 3 台の機械が必要で、合計で 5 人とさらに 2 人の人員が必要になります。そして、私たちのビジネスのこの時点では、機械を手に入れるよりも人を見つける方が難しいのです。」

現在、部品の生産量は少ないですが、より多くの生産量が期待されているため、ショップは Mikron MILL 5 軸マシンとロボット パレット システムの機能を十分に活用することができます。 「この場合の大量生産は、数百万個を意味するわけではありません」と Holcomb 氏は言います。「5 個から 10 個ではなく、数十個必要です。」

自動化は、商用宇宙船ビジネスが成長し、成熟するにつれて、より重要になります。 Holcomb 氏によると、このショップでは、すでにプログラムされているより大量のパーツへの移行が進んでいます。これは、プログラミングの需要が減り、GF マシニング ソリューションの自動セルが提供する加工時間の延長に対する需要が増えることを意味します。

Holcomb 氏は続けて、自動化に加えて機械加工速度が、航空宇宙および宇宙車両部品の生産を成功させるために重要であると述べています。そのほとんどは、高 rpm で複雑なアルミニウム部品を加工する必要があります。

自動セル内の 2 台の機械に加えて、Gray 氏は、7 パレット カルーセルを備えた Mikron MILL E 500 U と MILL S 600 を所有しています。 1 台のマシンには 36,000 rpm のスピンドルがあり、もう 1 台のマシンには 20,000 rpm のスピンドルがあります。

グレイ マニュファクチャリングの元ゼネラル マネージャー兼プレジデントであり、現在はコンサルタントであるジェリー スーツ氏によると、グレイは工場の応答性と効率性に貢献しており、機械加工への「単一セットアップ」アプローチに取り組んでいます。 5 軸フライス盤でこの生産目標を達成するために、グレイは生のワークピースに 0.005 インチから 0.010 インチの厚さのタブを戦略的に配置し、すべてのパーツ機能の機械加工を可能にするダブテール固定具でワークをグリップします、と Soots 氏は説明しました。

固定具により、パーツの底部と機械の間に十分な距離が確保されます。このため、工場はあらゆる角度で下の機能に到達し、加工することができます。部品が完成すると、CMM で測定されます。準拠している場合は、タブを機械加工します。

急成長している民間宇宙製造業は、宇宙船会社とそのサプライヤーとの間に新しい関係を生み出しています。 30 年前、ベンダーは、通常、積極的にサプライヤーを探していなかった航空宇宙企業に自社の能力を売り込まなければなりませんでした。コンポーネントが新しい航空機プログラムの一部でない限り、部品の設計変更はまれでした.

「現在、商業宇宙企業はすべてをその場で行っています」と Holcomb 氏は言います。彼らは、絶え間ない新製品の流れと進行中の設計変更に対応できる資格のあるサプライヤーを積極的に探しています。

「最新の ISO 認証と AS 9100D は最低限の資格です。あなたは非常に技術的に有能でなければなりません。これらの要求の厳しい部品を比較的少量で、時にはアルミニウムで、時にはより困難な材料で製造できなければなりません。生産スケジューリングで必要とされる流動性に対応できるように、十分に機敏でなければなりません。当社の 5 軸ミルと GF Machining Solutions の自動化は、これらすべての要求を達成する上で重要な役割を果たしています。」

Grey Manufacturing Technologies の詳細については、gray-mfg.com にアクセスするか、704-489-2206 に電話してください。 GF Machining Solutions の詳細については、www.gfms.com にアクセスするか、800-282-1336 に電話してください。