Creación de prototipos CNC en la industria de la aviación

Publicado el 9 de octubre de 2020 | Por WayKen Fabricación rápida

El desarrollo de la industria de la aviación de un país refleja verdaderamente la calidad de la artesanía y el nivel de conocimiento técnico que posee. Los requisitos de rigidez estructural, precisión, exactitud, calidad y confiabilidad son realmente críticos para esta industria. El concepto de mejora en el diseño de aeronaves e inducir ritmo en las alineaciones de producción siempre ha sido un desafío.

Por lo tanto, el mecanizado CNC y la creación de prototipos se abrieron paso en esta industria. Las máquinas CNC, que pueden cumplir con estrictos requisitos de tolerancia, brindan una excelente solución para cumplir con un conjunto diverso de requisitos y, al mismo tiempo, mantenerse al día con el ritmo de producción. A medida que avanza el artículo, analizaremos en detalle los diversos parámetros que entran en juego en la industria de la aviación y cómo la tecnología CNC la revoluciona.

¿Por qué la tecnología CNC es adecuada para la industria de la aviación?

En un artículo de Lufthansa, se afirmó que Boeing necesitó 6 millones de piezas para construir el transatlántico comercial 747-800. Hay varias ventajas que la tecnología CNC aporta a la industria de la aviación. Discutamos algunos de estos:

• La automatización y la flexibilidad son dos parámetros clave requeridos en la industria de la aviación. Las alineaciones de producción no son redundantes. La tecnología CNC proporciona la capacidad para que las alineaciones de producción se adapten rápidamente a varias piezas. Por lo tanto, se puede lograr un conjunto diverso de procesos de maquinado. Se pueden completar múltiples procesos CNC en la misma máquina con una sola sujeción. Esto ayuda a reducir el tiempo de procesamiento y producción por un gran margen, aumentando así los márgenes de beneficio y la eficiencia.
• Existen numerosas ventajas para la producción de piezas utilizando este método, que incluyen precisión, repetibilidad, velocidad e integración CAD.
• A diferencia del fresado manual que es únicamente controlado por humanos, las variaciones entre las copias son enormes, mientras que los duplicados que se realizan a través de CNC Mills garantizan una copia perfecta del objeto en todo momento. La integración del diseño asistido por computadora (CAD) en las fresadoras CNC permite un mejor rendimiento y la producción de copias perfectas cada vez. Se puede diseñar, modificar o reformular cualquier pieza según sea necesario antes de producirla. El diseño tallado en CAD se puede ajustar fácilmente, lo que permite crear diferentes programas mediante los cuales, luego, alimentar el diseño en la máquina CNC permite que la fresadora produzca una copia física de la pieza. Esto puede conducir rápidamente a la creación rápida y sencilla de prototipos.
• El avance de la tecnología no solo en el sector comercial sino también dentro de las fuerzas armadas de un país ha aumentado la demanda de aeronaves que sean consistentes en calidad con fallas mínimas. Para producir copias perfectas de piezas con precisión y para satisfacer la demanda de empresas como Boeing, Lockheed-Martin, Vickers y otras, las máquinas CNC son el mejor sustituto. Las máquinas CNC garantizan la consistencia y la coherencia de las piezas que se producen, lo que permite fabricar y utilizar productos de mejor calidad en la industria de la aviación. Muchas de las piezas aeroespaciales actuales deben fabricarse a partir de una pieza sólida de palanquilla de aluminio o piezas forjadas u otros materiales como acero inoxidable y otras aleaciones de alta tensión para que puedan levantar pesos pesados ​​y proporcionar resistencia estructural a la aeronave. Las copias de piezas como estas se pueden fabricar fácilmente en máquinas CNC con poca o ninguna diferencia.
• La mayor demanda de los fabricantes de aeronaves que buscan piezas de aviación ha allanado el camino para que numerosas empresas inviertan millones de dólares en empresas que brindan servicios de mecanizado CNC tanto en el sector comercial como en el militar. Las grandes empresas han llegado a fabricar piezas enormes con dimensiones que ascienden a diámetros de 50”, 60 de largo”, 40 de ancho y 32” de alto. El peso de las piezas mecanizadas CNC puede superar las 100 libras en total. Estos proveedores de servicios de mecanizado CNC pueden permitirse y albergar máquinas de fresado controladas numéricamente integradas por ordenador de gran tamaño y también proporcionar a los fabricantes piezas que siguen estrictos criterios de tolerancia. Los lugares donde se mide la tolerancia incluyen la planitud, la redondez y la cilindricidad; planitud tan baja como ±0,000002 pulg., redondez del diámetro ±0,00005 pulg. y cilindricidad ±0,001 pulg. Estas estrechas tolerancias desempeñan un papel importante en piezas como el tren de aterrizaje sobre el que Raymer cita:"De los muchos componentes internos que deben definirse en el diseño de una aeronave, el tren de aterrizaje suele causar la mayoría de los problemas".
• Las tolerancias tienen un papel importante en piezas donde hay poco margen para errores de tamaño. Hay empresas proveedoras de mecanizado CNC que se especializan en la creación de este tipo de piezas. La fabricación de piezas de aviación ha obligado a las empresas a invertir en equipos que les permitan completar la fabricación en un solo amarre.

Aplicaciones del mecanizado CNC en la industria aeronáutica

La complejidad cambiante de las piezas en los aviones modernos requiere una precisión inmensa. Lo que comenzó con la madera, el alambre y otros materiales básicos en 1903 ha evolucionado rápidamente hasta el uso de materiales compuestos y metales modernos en esta industria. Los aviones modernos de hoy implican el uso de un complejo sistema de aviónica, sistemas hidráulicos de última generación, superficies de control aerodinámicamente aerodinámicas, sistemas de compensación y pestañas de servo y sistemas de motor revolucionarios.

A medida que estos sistemas evolucionan rápidamente, siempre existe la necesidad de piezas personalizadas para mejorar los fuselajes existentes. No siempre es viable diseñar aviones completamente nuevos desde cero para algunas mejoras. Para aumentar la viabilidad de los costos, se redacta una lista de actualizaciones y reemplazos de piezas para varias alineaciones de aeronaves. Los pedidos de piezas personalizadas similares se amalgaman, lo que proporciona compatibilidad y ahorro de costes. Por ejemplo, una línea antigua de Boeing 747 que requiere una actualización al último sistema de control Fly-by-wire no requiere fabricar todo el avión desde cero. En su lugar, el mecanizado se lleva a cabo a partir de los componentes del sistema específico.

Del mismo modo, las evoluciones críticas en la industria de la aviación requieren pruebas intensivas. La creación de prototipos CNC ayuda mucho en este sentido. Se utiliza para fabricar piezas de componentes estructurales, aviónica, sistemas de propulsión y piezas aerodinámicas.

Habiendo discutido la necesidad de piezas y prototipos personalizados, analicemos algunas piezas clave que se producen mediante mecanizado CNC:

¡Y esta lista no acaba aquí!

Los materiales incorporados en la fabricación incluyen aluminio, titanio, acero inoxidable, inconel, kovar y cobre. Los tipos de mecanizado generalmente utilizados en la fabricación de piezas de aeronaves incluyen fresado CNC de 3, 4 y 5 ejes, torneado, mecanizado por descarga eléctrica (EDM), desbarbado, micromecanizado y mecanizado por descarga eléctrica (EDM) de hundimiento.

Un ejemplo notable en este sentido es Thompson Aero Seating, que es un proveedor de soluciones de asientos de aviación en Irlanda del Norte. La empresa utilizó un proveedor de servicios de mecanizado CNC para fabricar rieles de soporte de aluminio para sus armazones de asientos comerciales con el objetivo de lograr tiempos de ciclo más cortos. Debido a la incorporación del fresado CNC, los tiempos de ciclo se redujeron en un 100 %, ¡de 61 minutos a solo 32 minutos! Además, el acabado superficial superior del fresado CNC permitió eliminar las operaciones de desbarbado y pulido.

Conclusión

Teniendo en cuenta los hechos de este artículo, el papel fundamental de la creación de prototipos y el mecanizado CNC es bastante evidente. Desde el logro de tolerancias precisas hasta la reducción de los tiempos de ciclo, el mecanizado CNC brinda una solución integral. Además, dada la cantidad actual de innovación que se está induciendo en la industria de la aviación, la creación de prototipos CNC proporciona todos los pasos de mecanizado necesarios para analizar exhaustivamente el rendimiento, la estética y la capacidad de fabricación.