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Considerações de qualidade para fabricação aeroespacial




Os fabricantes que trabalham com clientes aeroespaciais sabem que as peças produzidas para aplicações aeroespaciais são submetidas a rigorosos requisitos funcionais e regulatórios. As peças aeroespaciais não só tendem a ser mais especializadas do que as peças criadas para aplicações em outras indústrias; eles também são mais propensos a serem de missão crítica, o que significa que a falha resultaria na perda de equipamentos e danos potenciais aos operadores, passageiros ou espectadores.

Os engenheiros precisam garantir que cada peça produzida tenha um desempenho consistente e confiável de acordo com os requisitos da aplicação, o que exige que os componentes sejam mantidos em rigorosos padrões, testes e inspeções, a fim de verificar a funcionalidade adequada e garantir que a segurança seja priorizada.

Projetos aeroespaciais tendem a ter orçamentos mais altos e ciclos de desenvolvimento mais longos, o que normalmente significa que mais planejamento inicial está envolvido para garantir o sucesso final do projeto. Este artigo destacará algumas considerações importantes de design e engenharia para peças aeroespaciais que as equipes de produto provavelmente encontrarão.

Requisitos regulatórios e expectativas de certificação do fornecedor


Devido ao número de regulamentações internacionais, federais e específicas do setor que estipulam como as peças são feitas, as empresas aeroespaciais geralmente trabalham exclusivamente com fornecedores e fabricantes que possuem as certificações adequadas.

Um dos padrões de gerenciamento de qualidade aeroespacial mais usados ​​é o AS9100, que fornece definições e expectativas universais para gerenciamento de qualidade de fabricantes que projetam, produzem e inspecionam peças aeroespaciais. O padrão passou por várias versões ao longo dos anos, sendo a mais recente o ASD9100D, lançado em 2016.

Os fabricantes que demonstram que estão em conformidade com o ASD9100D também podem demonstrar a conformidade com o padrão ISO 9001 mais amplo (que o sistema de gerenciamento de qualidade AS9100 contém em sua totalidade). Os fabricantes também precisam considerar a certificação ASA-100, um padrão que atende à Circular Consultiva 00-56 da FAA, que fornece um sistema de qualidade padronizado para distribuidores de peças de aeronaves civis.

Requisitos funcionais


As peças aeroespaciais requerem uma combinação única de propriedades. Muitos componentes precisam ser extremamente fortes e rígidos – características geralmente associadas a materiais mais duros e pesados. No entanto, reduzir o peso sempre que possível é fundamental para quase todas as aplicações de fabricação aeroespacial, o que também pode permitir que as equipes de produtos projetem peças com geometrias exclusivas ou complexas. É comum que os fabricantes passem por iterações de projeto, engenharia e testes para garantir que a peça funcione corretamente, atendendo a todos os requisitos funcionais, além de otimizar para remover o máximo de peso possível da peça, sem comprometer o desempenho.

Os métodos de manufatura aditiva fornecem uma vantagem significativa aqui porque permitem a produção de peças usando a quantidade mínima de material necessária para satisfazer os requisitos funcionais de um componente.

Materiais


A necessidade de peças rígidas e fortes, mas flexíveis e leves, levou à fabricação de componentes aeroespaciais com materiais como titânio, tungstênio e fibra de carbono. No entanto, muitos desses materiais exóticos reagem quando se encontram, o que pode levar à corrosão galvânica ou diferenças entre os coeficientes de expansão térmica. Os métodos de fabricação aditiva novamente oferecem uma alternativa única, pois a grande maioria dos materiais usados ​​nesses processos não são reativos e fornecem uma ampla gama de propriedades de materiais em densidades mais baixas do que os materiais mencionados acima.

Durante décadas, a fibra de carbono foi vista como um material arriscado para uso em aplicações aeroespaciais devido à sua incompatibilidade com certos metais, propriedades anisotrópicas e seus meios exclusivos de fabricação. À medida que os meios de fabricação amadureceram e os casos de uso para geometrias e propriedades de materiais altamente otimizadas aumentaram, o uso de fibra de carbono aumentou extensivamente na indústria aeroespacial.

Hoje, a fibra de carbono é comumente encontrada em muitas aplicações aeroespaciais. Da mesma forma, a tecnologia usada na manufatura aditiva mudou tão drasticamente nos últimos anos que agora há muito menos restrições de material para as peças que podem ser feitas por meios aditivos.

As peças fabricadas aditivamente seguem uma trajetória semelhante em aplicações aeroespaciais, permitindo que os engenheiros controlem e otimizem as geometrias dos componentes como nunca antes. Além da redução do peso dos componentes, a maturidade da tecnologia de manufatura aditiva e o controle de processos permitiram aos engenheiros otimizar as propriedades dos componentes, como rigidez e resistência, com a precisão dos métodos tradicionais de fabricação.

Isso está aumentando drasticamente os casos de uso de peças fabricadas com aditivos em aplicações aeroespaciais a cada ano e, por causa disso, é cada vez mais comum ver peças fabricadas com aditivos preenchendo as funções de componentes que antes eram tradicionalmente fabricados na indústria aeroespacial.

Critérios de teste


Embora todas as peças precisem ser testadas para garantir seu funcionamento adequado, isso é especialmente importante para aplicações aeroespaciais, pois muitos dos componentes são peças críticas. Muitas dessas peças exigem propriedades mecânicas específicas e são essenciais para garantir a segurança, por isso é prudente que as equipes de produto tenham seus critérios de teste definidos antecipadamente e em detalhes - antes do início dos testes. Saber como é o sucesso dá aos engenheiros referências claras e permite que os projetistas refinem eficientemente o projeto da peça em relação a esse objetivo.

Mitigação de riscos


Os clientes aeroespaciais provavelmente também desejarão ver avaliações de risco. Devido ao alto número de peças críticas usadas em aplicações aeroespaciais, é vital que as equipes de produto se sintam confiantes de que suas peças são confiáveis ​​e representam pouco ou nenhum risco à saúde e segurança humana.

Usando metodologias de análise de risco bem definidas, como Modos de Falha e Análise de Efeitos (FMEA), os engenheiros podem determinar as várias maneiras pelas quais uma peça pode falhar, bem como as consequências associadas a essas falhas, para que as equipes de desenvolvimento de produtos possam mitigar os riscos de forma proativa. Isso ajuda as equipes a determinar os custos que estão dispostos a incorrer para garantir que certas falhas nunca ocorram, o que pode, por sua vez, levar a outras alterações de projeto ou à criação de sistemas redundantes para mitigar seus efeitos.

Alimentação aeroespacial com aditivo


Embora a manufatura aditiva não seja a melhor opção para todas as aplicações, a tecnologia avançou e amadureceu de tal forma que o número de aplicações potenciais na indústria aeroespacial aumenta a cada ano. Em muitos casos, a manufatura aditiva permite que peças específicas ou complexas sejam feitas de maneira intencional para atender aos requisitos rigorosos da indústria aeroespacial.

Algumas peças críticas obviamente serão mais adequadas a outros métodos de fabricação, mas a velocidade e a flexibilidade das tecnologias aditivas apresentam uma opção cada vez mais econômica. Em última análise, engenheiros e equipes de desenvolvimento de produtos devem investir em uma preparação robusta antes de iniciar a produção para garantir que suas peças aeroespaciais atendam a todos os requisitos funcionais e regulamentares necessários, sejam fabricadas com os materiais ideais e projetadas para mitigar os riscos.

Na Fast Radius, superamos as expectativas e estamos bem posicionados para ajudar as equipes de produto a navegar pelas muitas considerações em jogo em qualquer projeto de desenvolvimento de produto. Somos uma equipe apaixonada de designers e engenheiros que procuram fazer parcerias de negócios duradouras que ultrapassem os limites do que é possível através da fabricação moderna. Nossos clientes aeroespaciais nos mantêm em um nível mais alto não apenas para fabricação, mas também para consultoria de design e engenharia. Entre em contato hoje para começar.

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