TubeInspect w przemyśle lotniczym

Wymogi jakościowe kładzione na producentów rur z zastosowaniem do przemysłu lotniczego są znacznie bardziej zaostrzone, niż w jakimkolwiek innym sektorze. W celu przeanalizowania i określenia przydatności optycznego systemu pomiarowego TubeInspect w tym sektorze, PFW Aerospace AG przeprowadził szereg rozległych testów pomiarowych. 

Podczas tych prób inżynier projektu Martin Seibt nie tylko dostrzegł wysoką powtarzalność systemu. Nasza powtarzalność była pięć razy większa od jednego z konkurentów. Wyniki zostały przesłane do Airbusa, głównego klienta PFW, uzyskując certyfikat systemu pomiarowego TubeInspect dla wygięć ponad 7° , dzięki czemu PFW otrzymało oficjalną zgodę na wdrożenie systemu do produkcji.

Specjalne wymogi w przemyśle lotniczym

Produkcja rur w przemyśle lotniczym jest znacznie bardziej wymagająca, niż wydawałoby się na pierwszy rzut oka. Wysoce skomplikowany system połączonych rur stanowi niczym niewidoczny krwioobieg nowoczesnego samolotu- od czubka skrzydeł, aż do kół wykorzystywanych w lądowaniu. Systemy rurek występują w układzie paliwowym, hydraulicznym, tlenowym czy gazowym, Obecnie PFW Aerosapce AG z siedzibą główną w Speyer, Niemcy, posiadając ponad 1500 pracowników, ma aspiracje, aby stać się liderem w produkcji układów giętych rurek dla przemysłu lotniczego. EADS/Airbus, Boeing, Bombardier i Eurocopter to tylko przykłady firm będących na liście referencyjnej. 

Wszystkie elementy rur podlegają ostrym regulacją jakościowym, ze względu na katastrofalne skutki jakichkolwiek zaniedbań. Nieprofilowane rury dostarcza tylko kwalifikowany dostawca, który dostarcza każdą sztukę z certyfikatem. Odpowiednio, podczas kolejnych procesów, należy bezwzględnie przestrzegać narzuconych tolerancji. W PFW Aerospace AG proces gięcia rur musi spełnić wyśrubowane wymagania z jednoczesnym uwzględnieniem idealnej geometrii.

Aby utrzymywać zyski, firma musi być w stanie wytwarzać rury redukując odpady i ilość złych części. Martin Seibt, Inżynier projektu w PFW, wyjaśnia dlaczego: "Naszym celem jest produkować z zyskiem nawet dla produkcji małoseryjnej lub jednostkowej. Ma to miejsce np. W budowie satelity. Stosowane tam układy są bardzo unikatowe i w konsekwencji jednostkowe. Cały zysk zatem jest oparty na produkcji tej jednej sztuki."

Nawet części seryjne mogą być zamówione w ilości mniejszej niż dziesięć sztuk. Prawie bez wyjątku, produkcja zawiera drogie materiały, takie jak tytan, stal nierdzewną czy Inconel, który to jest odlewem opartym na niklu. W takim przypadku ilość odpadów musi być ograniczona do minimum. Martin Seibt komentuje: "Obecnie PFW jest w stanie wyprodukować natychmiast 20,000 komponentów przy minimalnej ilości odpadów. Odrzuty w ilości więcej niż dwie sztuki, zanim powstanie wyrób spełniający nasze wymagania jakościowe, są dla nas nie do zaakceptowania." 

W przemyśle lotniczym, gdzie wymagana jest różnorodność produktów oraz wytwarzanych jest wiele prototypów, uniwersalny system pomiarowy jest odpowiednim narzędziem. Stosowanie sprawdzianów, które to muszą być modyfikowane po każdej zmianie a następnie ich przechowywanie przez wiele lat jest rozwiązaniem wysoce nie produktywnym i kosztownym. Aby osiągnąć większą wydajność PFW przeanalizował optyczny system pomiarowy oraz klasyczne metody stykowe, powszechnie stosowane w utrzymaniu jakości.

Inspekcja rur z wykorzystaniem optycznego systemu pomiarowego

Do analizy wzięto system pomiarowy firmy AICON, który na dzień dzisiejszy jest jedynym takim urządzenie na rynku , powalającym na całkowitą kontrolę rur metodą optyczną. TubeInspect wykonuje precyzyjne pomiary geometrii rur wykorzystując kamery wysokiej rozdzielczości. Dodatkowo system wylicza ustawienia oraz korekty dla giętarek. Czas potrzebny do przeprowadzenia kontroli geometrii jest krótki: pomiar przewodów paliwowych to 3 sekundy, kontrola układu hamulcowego z ponad 40 zagięciami zajmuje mniej niż 20 sekund. TubeInspect jest w stanie całkowicie zastąpić drogie sprawdziany mechaniczne.

Analiza systemu pomiarowego wykorzystując dwie procedury

Pierwsza procedura

W celu przeprowdzenia analizy pomiarowej, PFW wykorzystał dwie procedury będące obecnie przyjętymi standardami. W pierwszym, który stanowi określnie zdolności pomiarowej. Najpierw określono rozrzut systemu pomiarowego bez wpływu operatora, na podstawie części wzorcowej. Na podstawie tego testu wyliczymy średnią, odchylenie standardowe.

W celu określenia odpowiedniego doboru systemu pomiarowego pod kątem przemysłu lotniczego, PFW wykorzystał wzorzec certyfikowany przez DKD. Pomiar przeprowadzono 50 razy, gdzie dla każdego pomiaru ponownie wkładano wzorzec do przestrzeni pomiarowej. WPo tym teście Martin Seibt przeliczył, czy wartości zmierzone są zbieżne z wartościami zawartymi w certyfikacie oraz jaka jest relacja pomiędzy poszczególnymi pomiarami.. np.: jaka część wyników odbiega od założeń.

Wyniki procedury: Rozbieżność w wynikach systemu TubeInspect jest nieporównywalnie mniejsza niż w przypadku metod stykowych. 

Wynik przekonywał: TubeInspect jest odpowiedni dla przemysłu lotniczego jako system z 99.7% wartości zmierzonych mieszczących się w zakresie poniżej 0.36mm (wartość docelowa 0.50mm) od wartości aktualnej. Powtarzalność była znacząco większa. Błąd wyniósł ±0.09mm (3 Sigma), który jest nieporównywalnie lepszy od wartości uzyskiwanych metodami wcześniej stosowanymi. Martin Seibt ocenił wynik w następujący sposób: "TubeInspect jest systemem optymalnym ze względu na wyjątkowo małe odchyłki. W porównaniu do systemów konkurencyjnych, wyniki są bardzo dobre." 

Druga procedura

Druga procedura jest nazywana Gage R&R (Gage Repeatability & Reproducibility). Procedura ta pozwala zweryfikować powtarzalność oraz reproduktywność systemu w warunkach warsztatowych z uwzględnieniem czynnika ludzkiego, jakim jest operator urządzenia. Zależnie od wyniku pomiaru, zapada decyzja, można określić, czy proces pomiarowy jest odpowiedni do tego zadania. 

Podczas tej procedury, zarówno TubeInspect oraz system stykowy są wykorzystane do pomiaru czterech różnych rur z czterech różnych maszyn z trzeba różnymi systemami mocowania. Łącznie otrzymano 48 pomiarów na system.

Wyniki drugiej procedury: TubeInspect jest pięć razy lepszy od systemu stykowego 

Martin Seibt skomentował wyniki testów: "Byliśmy zaskoczeni tak dobrymi wynikami TubeInspect pod względem powtarzalności. System AICON okazał się pięć razy lepszy niż system stykowy oparty na mocowaniu pozwalającym na pozycjonowanie detalu. TubeInspect wykorzystuje optyczny system wspomagania pomiaru, a każda rura jest mierzona w dwóch pozycjach. Te wyniki potwierdzają powtarzalność."

Wnioski

PFW przedstawił te wyniki do Airbusa, jednego z najważniejszych klientów firmy. Dzięki przekonywującym wynikom, PFW otrzymał oficjalną zgodę na wdrożenie TubeInspect w proces produkcji. Obecnie system działa w fabryce w Speyer i jest wykorzystywany codziennie. Martin Seibt podsumowuje: “System pomiarowy AICON jest współczesnym rozwiązaniem spełniającym rosnące wymagania w przemyśle lotniczym. Inni producenci systemów pomiarowych już osiągnęli ograniczenia technologiczne. Jesteśmy bardzo zadowoleni z tego zakupu.”