O TubeInspect na indústria aeroespacial

As exigências de qualidade na fabricação de tubos na indústria aeroespacial são consideravelmente mais rigorosas do que em outros setores industriais. A fim de determinar a adequação do sistema de medição de tubo óptico, TubeInspect, para o setor, a PFW Aerospace AG realizou uma análise extensa do sistema de medição.

Durante o teste, o engenheiro de projeto da PFW, Martin Seibt, não foi só para identificar a alta capacidade de repetição do sistema. Mesmo a capacidade de reprodução foi cinco vezes mais elevada do que um dos sistemas de medição da concorrência. Os resultados dos testes levaram à Airbus, o maior cliente da PFW, certificando a capacidade de adequação do sistema de medição TubeInspect para ângulos de tubos superiores a 7° e a PFW deu a sua aprovação oficial para implantar o TubeInspect na produção.

Requisitos especiais na indústria aeroespacial

A fabricação de tubos na indústria aeroespacial é muito mais complexa do que parece à primeira vista. Sistemas altamente desenvolvidos construídos de tubos curvados que são invisíveis passam como veias através de cada aeronave moderna - a partir da ponta da asa direita ao trem de pouso. Há sistemas de tubo, por exemplo, para combustível, fluidos hidráulicos, ar e oxigênio. Atualmente, a PFW Aerospace AG, com sede em Speyer, Alemanha, e mais de 1500 funcionários em todo o mundo, é considerada líder de mercado na produção de sistemas de tubulações para a indústria aeroespacial. EADS/Airbus, Boeing, Bombardier e Eurocopter são alguns de seus clientes de referência de renome. 

Todos os sistemas de tubos estão sujeitos a regulamentos de qualidade rígidos, pois qualquer imprecisão poderia ter consequências desastrosas. Tubos semi-curvados só podem ser obtidos pelos fornecedores explicitamente qualificados, que produzem peças únicas com certificações individuais. Assim, durante o processamento, especificações de tolerância ainda mais rigorosas devem ser observadas. Na PFW Aerospace AG, o processo de curvatura do tubo tem que cumprir exigências em relação à geometria perfeita.

A fim de permanecer rentável, no entanto, a empresa precisa estar em posição para fabricar tubos em lotes de produção menores com um número mínimo de rejeições. Martin Seibt, engenheiro de projeto na PFW, explica porque: “O nosso objetivo é ser capaz de produzir de maneira rentável um lote de produção de apenas uma unidade, pois os nossos clientes nos solicitam a produção de apenas uma peça. Tome a construção de um satélite como um exemplo. Um tubo necessário aqui é muito único e, consequentemente, “isolado”. Assim, você encarrega a PFW de produzir apenas esse único tubo.”

Mesmo peças em série para aviões podem ser encomendadas em quantidades inferiores a dez peças. Quase sem exceção, a produção inclui materiais caros, tais como titânio, aço inoxidável ou Inconel, que é uma liga não corrosiva à base de níquel, e as rejeições precisam ser mantidas a um nível mínimo. Martin Seibt comenta:“Atualmente a PFW tem condições de produzir imediatamente 20.000 componentes com o mínimo desperdício. Mais de dois tubos sendo rejeitados antes da primeira boa unidade seria um fator de custo inaceitável para nós. ”

Na indústria aeroespacial, em que são necessárias diversidade de produtos e a fabricação de um grande número de protótipos, um sistema de medição que pode ser utilizado universalmente, é a escolha ideal. Os métodos de produção, tais como medidores manuais, que precisam ser ajustados de acordo com cada alteração de um tubo e que além disso precisam ser armazenados durante vários anos, não apresentam mais uma solução econômica. Para obter maior eficiência, a PFW analisou pela primeira vez o potencial de um sistema óptico de medição e comparou com o sistema tátil que tinha sido utilizado até à data para inspecionar os tubos fabricados.

Inspeção da tubulação com medição óptica

Para a análise, a PFW escolheu o sistema de medição TubeInspect da AICON, pois esse sistema é o único sistema de medição totalmente óptico atualmente no mercado que é especializado em tubos curvados. O TubeInspect realiza medições altamente precisas de das geometrias de tubos utilizando câmeras digitais de alta resolução. Além disso, ele calcula o ajuste e os dados de correção e transfere para as dobradeiras. O tempo necessário para a inspeção de um tubo é curto: Para tubos de combustível, os dados de medição ficam disponíveis em 3 segundos, o controle de uma linha de freio complexa com mais de 40 curvas pode ser realizado em menos de 20 segundos. O TubeInspect é capaz de substituir completamente os medidores mecânicos muito caros.

Análise dos sistemas de medição utilizando dois procedimentos

Primeiro procedimento

Para realizar a análise do sistema de medição, a PFW utilizou dois procedimentos representando padrões tecnológicos avançados. No primeiro teste, que é o teste de capacidade de medição, a inclinação e a variação do sistema de medição sem qualquer influência do operador são avaliadas de acordo com um mestre de calibração. Em média, desvio padrão e uma inclinação podem ser calculados a partir da sequência de ensaio de medição.

Realizando um teste de adequação de um sistema de medição que representa os requisitos da flexão do tubo na indústria aeroespacial, a PFW utilizou o tubo calibrado DKD como padrão de referência. Isto foi medido 50 vezes, o tubo foi retirado da célula de medição e substituído em cada sequência de medição. Com esses resultados, Martin Seibt avaliou se os valores medidos correspondiam aos valores de referência estabelecidos tubo calibrado e como os resultados das medições se relacionavam entre si, ou seja, quanto foi o desvio dos resultados de medição.

Resultados do primeiro procedimento: A variação do TubeInspect é muito melhor do que a do sistema tátil

O resultado foi convincente: O TubeInspect é adequado para a indústria aeroespacial como um sistema de medição, pois 99,7% de todos os pontos curvados medidos diferiam em menos de 0,36 mm (valor-alvo: 0,50 mm) do valor real. A capacidade de repetição foi significativamente melhor. O erro aleatório foi de ± 0,09 mm (3 Sigma), que é consideravelmente menor do que a variação detectada para o método de medição que era utilizado anteriormente.
Martin Seibt avalia o resultado como segue: “O TubeInspect se destaca em condições ideais devido ao seu desvio extremamente baixo. Comparado ao sistema da concorrência, a precisão é muito boa. ”

Segundo procedimento

O segundo procedimento tem a legitimidade do Gage R&R-Study (Estudo da capacidade de repetição e reprodução do medidor). Esse procedimento de medição determina as capacidades de repetição e reprodução do processo de medição nas condições de produção, considerando a influência do operador. Dependendo dos resultados, decide-se se o processo de medição é adequado para a tarefa de medição. 

Durante a análise, o TubeInspect e o sistema tátil foram utilizados para medir quatro tubos completamente diferentes de quatro diferentes montadores com três sistemas de fixação diferentes. Um total de 48 medições por sistema foram documentadas.

Resultados do segundo procedimento: TubeInspect cinco vezes melhor do que o sistema tátil

Martin Seibt comenta sobre o resultado do seu ensaio: “Ficamos surpresos com o excelente desempenho do sistema TubeInspect em relação à capacidade de repetição. O sistema da AICON teve um desempenho cinco vezes melhor do que o sistema de medição tátil. Percebemos que a configuração da medição tátil baseada em um sistema de fixação manipula a geometria do tubo - e isso constitui uma enorme fonte de erro. O TubeInspect funciona com um assistente óptico de posicionamento e cada tubo é medido em duas posições. Devido a isso, o sistema obtêm uma grande melhoria na capacidade de repetição. ”

Conclusão

A PFW apresentou esses resultados da medição para a Airbus, um dos seus clientes mais importantes. Devido aos resultados convincentes, a PFW recebeu da Airbus a aprovação oficial para implementar o TubeInspect na produção. Agora, o sistema está implementado na fábrica em Speyer e é utilizado diariamente. Martin Seibt conclui: “O sistema de medição da AICON é o método técnico mais contemporâneo para atender às demandas de crescimento da indústria aeroespacial. Outros fabricantes de sistemas de medição estão enfrentando seus limites tecnológicos. Estamos satisfeitos com essa aquisição.”