Yeni malzemeler ve yeni fikirler yarının havacılık endüstrisini nasıl şekillendirecek
Karbon fiber kompozitler ve nikel bazlı süper alaşımlar, katmanlı üretimin yükselişi ve sürdürülebilirliğin önemi gibi gelişmiş malzemelere ilişkin anlayışlarla havacılık üretiminin geleceğini keşfedin. Sürekli eğitimin ve Ar-Ge'nin inovasyonu yönlendirmedeki önemli rolü hakkında bilgi edinin.Önümüzdeki yıllarda uçak üretiminin çehresini değiştirmek için bir dizi yeni malzeme hazırlandı. Ancak, işleme ve takım endüstrisi için ne anlama gelecekler ve değişimin hızına ayak uydurmak için şimdi hangi adımların atılması gerekiyor?
Küresel havacılık endüstrisi, kaçınılmaz pandemik yavaşlamanın ardından güçlü bir şekilde geri döndü. Talep her yıl yaklaşık yüzde 4-5 oranında artıyor ve önümüzdeki yirmi yıl boyunca devam etmesi bekleniyor. Bu talebi karşılamak ve 2050 yılına kadar net sıfır emisyon hedefleriyle uyumlu hale getirmek için üreticilerin ve tedarikçilerin yeni malzemelere, daha geniş işbirliklerine ve daha etkili çalışma yollarına bakmaları gerekecek, diyor İngiltere’deki Seco Tools’un Akademik lideri Mark Walsh.
“Uzun zamandır havacılık imalatında yer aldım ve her zaman teknolojik gelişmelerin 30 veya 40 yıl gelecekte ne olabileceğini düşünmeniz gerektiğini söylerdim. Ama asla gerçekten emin olamazsınız. Şu anda malzemelerle ilgili birçok farklı fırsat var ve daha önce hiç düşünmeyeceğimiz uçaklar için motor bileşenlerinde malzemelerin tanıtıldığını görüyoruz. ”
Karbon fiber takviyeli plastikler (CFRP) gibi gelişmiş kompozitler bunun bir örneğidir. Kompozit malzemeler, yüksek mukavemet-ağırlık oranı nedeniyle havacılık alanında daha yaygın hale geliyor ve Airbus A350 ve Boeing 787 Dreamliner gibi modern uçak yapılarının yaklaşık% 50'i CFRP'lerden yapılıyor.
“Karbon fiber kompozitlerin özellikle süpersonik uçuşta geleceğin olduğunu düşünüyorum” diyor Seco’da küresel mühendislik eğitiminden sorumlu David Morr. “Teknoloji inanılmaz. Buna karşı tek şey sürdürülebilirlik yönüdür, çünkü kolayca geri dönüştürülemezler ve bileşenler bir kez kullanıldıktan sonra çöp sahasına girme eğilimindedirler. Ancak zaten geri dönüşüme yatırım yapıyoruz ve kitlesel ölçekte geri dönüşüm için uygun maliyetli yöntemler bulmak bir önceliktir ”diyor.
Bu, havacılık endüstrisindeki yeni kompozit malzemelerin birçoğunda bir sorunun altını çiziyor. Her biri avantajlar sunsa da, tedarik, maliyet, işleme veya geri dönüşüm açısından üstesinden gelinmesi gereken zorluklar vardır.
Ağırlık azaltma ile birincil endüstri odağı, 7178-T6 ve 7079-T6 gibi alüminyum alaşımları güçlü, hafif, nispeten ucuz ve makineye hızlıdır. Bununla birlikte, diğer birçok yapısal metalden daha düşük bir erime noktası ile, yüksek sıcaklık uygulamaları için potansiyel olarak uygun değildirler ve alüminyumun göreceli yumuşaklığı, çok fazla aşınmaya dayanamayacağı anlamına gelir.
Yüksek mukavemetli çelikler olağanüstü mukavemet ve darbe direnci sunar, ancak makineleşmesi zor olabilir. Aynı şey, havacılık uygulamalarında daha az kullanılan paslanmaz çelikler için de geçerlidir.
Ti-6 Al-4 V gibi titanyum alaşımları, güç-ağırlık oranı ve korozyon direnci için de çok önemlidir, ancak sarf malzemeleri devam eden jeopolitik sorunlardan ciddi şekilde etkilenmiştir.
Endüstri gündeminde yüksek sürdürülebilirlik ile, ağırlıklı olarak uçak motorlarının türbin bölümlerinde kullanılan nikel bazlı süper alaşımlar, yakıt verimliliğini ve genel motor performansını artıracak ve sürdürülebilir havacılık yakıtlarına yönelmede kritik öneme sahiptir.
Havacılık endüstrisindeki yeni kompozit malzemelerin çoğalması, işleme ve takımlama yaklaşımlarının da gelişmesi gerektiği anlamına gelir. David Morr, 3 boyutlu baskı ve Eklemeli üretimin (AM), özellikle de tanıtımının belki de korktuğundan daha pürüzsüz olduğunu kanıtladığı göz önüne alındığında, daha fazla rol oynayacağından emin.
“Avustralya Savunma Malzemeleri Teknoloji Merkezi (DMTC) ile gelecekteki malzemelere bakan işbirlikçi bir ekibin parçası olarak çalışıyordum. O zamanlar çok fazla konuşma, bir meydan okuma olacağını düşündüğümüz 3 boyutlu baskı hakkındaydı. Ancak, makineleşmesi biraz daha kolay oldu, çünkü hepsi PM (toz Metalurjisi) malzemeleri. İş parçası malzemesinin kalitesi, yapı içindeki herhangi bir varyasyonu ortadan kaldırdı ve herhangi bir değişiklik olmadan tutarlı bir işleme süreci ile sonuçlandı ”diye hatırlıyor. “Düşünmemiz gereken kavramlar, bu malzemelerin nasıl işleneceği, hangi özelliklere sahip olacakları ve bu hedeflere ulaşmak için ne tür bir kutudan çıkma düşünceye ihtiyaç duyabileceğimiz.”
Mark Walsh, havacılık alanındaki katkı üretiminin büyümeye devam edeceğini kabul ediyor, ancak havacılık imalatındaki hassas parçalar için gördüğümüz günün bir şekilde uzak olduğuna inanıyor. “Muhtemelen 10 ila 15 yıl uzaktayız” diyor.
Morr tarafından öne sürülen havacılık mühendisliğinde olası bir diğer gelişme, nihai olarak iki katmanlı bir imalat sektörüdür.
“Dünyadaki havacılıktaki potansiyel büyüme ile birlikte, gelecek için uçak inşa etme şeklimizin konsepti tamamen değişebilir” diyor. Örneğin, birinci sınıf ve mümkün olduğunca hızlı seyahat etmek isteyen şirketler için süpersonik uçaklara odaklanılabilir. Bunun yanı sıra, bugün sahip olduklarımızı da kullanabiliriz, ancak daha iyi yakıt tasarruflu motorlar, daha fazla geri dönüştürülebilir içerik ve daha fazla 3 boyutlu basılı ürün ile. ”
Bununla birlikte, endüstri gelişse de, sürekli eğitim ve öğretim, işgücünü havacılık üretiminin geleceğinde gezinmek için gereken becerilerle donatmak için gerekli olacaktır.
“Genel olarak eğitimi arttırmamız gerekiyor, bu da yükselmeyi de etkileyecek. Hepimizin birbirine öğreteceği bir “karşılıklı tokalaşma” olması gerektiğini düşünüyorum. Üniversitelere yatırım yapmalı ve ‘hey, bu konuda gelecekteki teknolojiyi görüyoruz, Ar-Ge’nize dahil olmak istiyoruz ve Ar-Ge aşamasında size sponsor olacağız. Buna karşılık, en uç noktada neler olup bittiğine bakıyorsunuz ”diyor Morr.
Yapay zekanın endüstrideki artan etkisiyle, makine mühendislerinin ve robot mühendislerinin yeni nesil makinistler haline geldiği bir geleceği gören Morr'a göre, makinistlerin rolü de değişecektir. Bu, uzun vadede genel maliyetleri düşüreceğini savunuyor.
Mark Walsh’a göre, bugün hala işin çoğunu yönlendiren finansal alt çizgi, yarının havacılık imalatındaki üç ana husustan biri haline gelecektir.
“Yaptığınız şeyin ekonomik etkisi, çevresel etkisi ve toplumsal etkisi var. Bu, üretim açısından nispeten yeni bir düşünme şekli, ancak süreç ve malzeme tasarlamanın temel taşı olacağını düşünüyorum. Yeni malzemelerin dairesel tasarımına dikkat etmek norm haline gelecek ve proseslerimizdeki atıkları azaltmak için mümkün olduğu kadar malzemenin geri kazanılmasını, yeniden kullanılmasını ve geri dönüştürülmesini sağlayacaktır. ”
Talep canlıdır ve havacılık endüstrisi geleceğe iyimser bir şekilde bakar. Malzeme ve Ar-Ge'den yatırım ve eğitime kadar OEM'ler ve havacılık imalat endüstrisi, tedarik zincirlerinin bir meydan okuma olmaya devam etmesine rağmen, bu güveni yansıtmak için doğru yapı taşlarının yerinde olduğu bilgisiyle güvenle ilerleyebilir.
Teknik raporumuzu indirerek gelecekteki materyaller hakkında daha fazla bilgi edinin
