航空宇宙製造の品質に関する考慮事項

航空宇宙の顧客と協力する製造業者は、航空宇宙用途向けに製造された部品が厳格な機能要件と規制要件に拘束されていることを知っています。航空宇宙部品は、他の産業での用途向けに作成された部品よりも特殊化する傾向があるだけではありません。また、ミッションクリティカルである可能性が高く、失敗すると機器が失われ、オペレーター、乗客、または傍観者に危害が及ぶ可能性があります。

エンジニアは、製造されたすべての部品がアプリケーションの要件に対して一貫して確実に機能することを確認する必要があります。これには、適切な機能を検証し、安全性が優先されるようにするために、コンポーネントを厳格な基準、テスト、および検査に準拠させる必要があります。

航空宇宙プロジェクトは、予算が高く、開発サイクルが長くなる傾向があります。これは通常、プロジェクトの最終的な成功を確実にするために、より多くの初期計画が必要になることを意味します。この記事では、製品チームが遭遇する可能性が高い航空宇宙部品のいくつかの重要な設計およびエンジニアリングの考慮事項に焦点を当てます。

規制要件とベンダー認定の期待

部品の製造方法を規定する国際、連邦、および業界固有の規制が多数あるため、航空宇宙企業は通常、適切な認証を取得したサプライヤーおよびメーカーとのみ協力しています。

最も広く使用されている航空宇宙品質管理規格の 1 つは AS9100 です。これは、航空宇宙部品の設計、製造、および検査を行うメーカーの品質管理に関する普遍的な定義と期待を提供します。この規格は長年にわたって複数のバージョンを経てきましたが、最新のものは 2016 年にリリースされた ASD9100D です。

ASD9100D に準拠していることを実証した製造業者は、より広範な ISO 9001 規格 (AS9100 品質管理システム全体に含まれています) への準拠も実証できます。メーカーは、民間航空機部品の販売業者に標準化された品質システムを提供する FAA Advisory Circular 00-56 に準拠する規格である ASA-100 認証も検討する必要があります。

機能要件

航空宇宙部品には、特性の独自のブレンドが必要です。多くのコンポーネントは、非常に強く剛性が高い必要があります。これは、硬くて重い材料によく見られる特性です。ただし、可能な限り軽量化することは、ほぼすべての航空宇宙製造アプリケーションにとって重要です。これにより、製品チームは独自または複雑な形状の部品を設計することもできます。メーカーは、設計、エンジニアリング、およびテストを繰り返して、部品が適切に機能し、すべての機能要件を満たしていることを確認すると同時に、性能を損なうことなく部品から可能な限り多くの重量を取り除くように最適化するのが一般的です。

アディティブ マニュファクチャリング法は、コンポーネントの機能要件を満たすために必要な最小限の材料を使用して部品を製造できるため、ここで大きな利点を提供します。

材料

剛性と強度がありながら柔軟で軽量な部品の必要性から、チタン、タングステン、炭素繊維などの材料を使用して航空宇宙部品を製造するようになりました。ただし、これらのエキゾチックな材料の多くは、互いに接触すると反応し、ガルバニック腐食や熱膨張係数の相違につながる可能性があります。付加製造法は、これらのプロセスで使用される材料の大部分が非反応性であり、前述の材料よりも低密度で幅広い材料特性を提供するため、独自の代替手段を提供します.

何十年もの間、炭素繊維は、特定の金属との非互換性、異方性特性、および独自の製造方法のため、航空宇宙用途での使用には危険な材料と見なされていました。製造手段が成熟し、高度に最適化された形状と材料特性の使用例が増えるにつれて、航空宇宙産業での炭素繊維の使用が大幅に増加しました。

今日、炭素繊維は多くの航空宇宙用途で一般的に使用されています。同様に、アディティブ マニュファクチャリングで使用される技術は、過去数年間で大幅に変化したため、アディティブ手法で製造できる部品の材料制限ははるかに少なくなりました。

アディティブ マニュファクチャリング パーツは、航空宇宙アプリケーションで同様の軌跡をたどっているため、エンジニアはこれまでにない方法でコンポーネントの形状を制御および最適化できます。コンポーネントの軽量化に加えて、アディティブ マニュファクチャリング技術とプロセス制御の成熟により、エンジニアは剛性や強度などのコンポーネントの特性を従来の製造方法の精度で最適化できるようになりました。

これにより、航空宇宙用途における積層造形部品のユースケースが毎年大幅に増加しており、このため、かつて航空宇宙産業で従来製造されていたコンポーネントの役割を積層造形部品が果たすことがますます一般的になっています。

試験基準

すべての部品が適切に機能することを確認するためにテストする必要がありますが、コンポーネントの多くが重要な部品であるため、これは航空宇宙アプリケーションにとって特に重要です。これらの部品の多くは、特定の機械的特性を必要とし、安全性を確保するための鍵となるため、製品チームは、テストを開始する前に、テスト基準を早期かつ詳細に定義することが賢明です。成功とはどのようなものかを知ることで、エンジニアは明確なベンチマークを得ることができ、設計者はその目標に対して部品設計を効率的に改善できます。

リスク軽減

航空宇宙の顧客は、リスク評価も見たいと思うでしょう。航空宇宙アプリケーションで使用される重要な部品の数が多いため、製品チームが部品の信頼性が高く、人間の健康と安全にほとんどまたはまったくリスクをもたらさないと確信できることが重要です。

Failure Modes and Effects Analysis (FMEA) などの明確に定義されたリスク分析手法を使用することで、エンジニアは部品が故障する可能性のあるさまざまな方法と、それらの故障に関連する結果を判断できるため、製品開発チームはリスクを積極的に軽減できます。これは、チームが特定の障害が発生しないようにするために負担してもよいコストを決定するのに役立ちます。これにより、さらに設計を変更したり、その影響を軽減するために冗長システムを構築したりする可能性があります。

添加剤で航空宇宙を強化

アディティブ マニュファクチャリングがすべての用途に最適な選択肢になるわけではありませんが、この技術は進歩し成熟しており、航空宇宙における潜在的な用途の数は年々増加しています。多くの場合、アディティブ マニュファクチャリングでは、航空宇宙産業の厳しい要件を満たすために、特定の部品や複雑な部品を意図的に製造することができます。

一部の重要な部品は明らかに他の製造方法に適していますが、付加技術の速度と柔軟性により、ますます経済的なオプションが提供されます。最終的に、エンジニアと製品開発チームは、航空宇宙部品が必要なすべての機能要件と規制要件を満たし、理想的な材料で製造され、リスクを軽減するように設計されていることを確認するために、生産を開始する前にしっかりとした準備に投資する必要があります。

Fast Radius では、期待を超えることで成功を収めており、製品チームがあらゆる製品開発プロジェクトで発生する多くの考慮事項をナビゲートできるように支援することができます。私たちは、現代の製造を通じて可能なことの限界を押し広げる永続的なビジネスパートナーシップを築こうとするデザイナーとエンジニアの情熱的なチームです。航空宇宙分野のお客様は、製造だけでなく、設計およびエンジニアリングのアドバイスについても、より高い基準を私たちに課しています。今すぐお問い合わせください。

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