Cumu sceglie u centru di machinazione à 5 assi ghjustu per e parti aerospaziali
PFT, Shenzhen
Astrattu
Scopu: Stabilisce un quadru di decisione riproducibile per a selezzione di centri di lavorazione à 5 assi dedicati à cumpunenti aerospaziali di altu valore. Metudu: Un cuncepimentu à metudi misti chì integra i registri di pruduzzione 2020-2024 da quattru impianti aerospaziali Tier-1 (n = 2 847 000 ore di lavorazione), prove di taglio fisiche nantu à cuponi Ti-6Al-4V è Al-7075, è un mudellu di decisione multicriteriu (MCDM) chì combina TOPSIS ponderatu per l'entropia cù l'analisi di sensibilità. Risultati: A putenza di u mandrinu ≥ 45 kW, a precisione di contornu simultanea à 5 assi ≤ ±6 µm, è a compensazione volumetrica di l'errore basata nantu à a compensazione volumetrica di u tracciatore laser (LT-VEC) sò emersi cum'è i trè predittori più forti di cunfurmità di a parte (R² = 0,82). I centri cù tavule basculanti di tipu forcella anu riduttu u tempu di riposizionamentu improduttivu di u 31% paragunatu à e cunfigurazioni di testa girevole. Un puntuatu di utilità MCDM ≥ 0,78 hè currelatu cù una riduzione di u 22% di u tassu di scarti. Cunclusione: Un protocolu di selezzione in trè tappe - (1) benchmarking tecnicu, (2) classificazione MCDM, (3) validazione di prova - furnisce riduzioni statisticamente significative di u costu di a non qualità pur mantenendu a cunfurmità cù AS9100 Rev D.
Scopu: Stabilisce un quadru di decisione riproducibile per a selezzione di centri di lavorazione à 5 assi dedicati à cumpunenti aerospaziali di altu valore. Metudu: Un cuncepimentu à metudi misti chì integra i registri di pruduzzione 2020-2024 da quattru impianti aerospaziali Tier-1 (n = 2 847 000 ore di lavorazione), prove di taglio fisiche nantu à cuponi Ti-6Al-4V è Al-7075, è un mudellu di decisione multicriteriu (MCDM) chì combina TOPSIS ponderatu per l'entropia cù l'analisi di sensibilità. Risultati: A putenza di u mandrinu ≥ 45 kW, a precisione di contornu simultanea à 5 assi ≤ ±6 µm, è a compensazione volumetrica di l'errore basata nantu à a compensazione volumetrica di u tracciatore laser (LT-VEC) sò emersi cum'è i trè predittori più forti di cunfurmità di a parte (R² = 0,82). I centri cù tavule basculanti di tipu forcella anu riduttu u tempu di riposizionamentu improduttivu di u 31% paragunatu à e cunfigurazioni di testa girevole. Un puntuatu di utilità MCDM ≥ 0,78 hè currelatu cù una riduzione di u 22% di u tassu di scarti. Cunclusione: Un protocolu di selezzione in trè tappe - (1) benchmarking tecnicu, (2) classificazione MCDM, (3) validazione di prova - furnisce riduzioni statisticamente significative di u costu di a non qualità pur mantenendu a cunfurmità cù AS9100 Rev D.
1 Introduzione
U settore aerospaziale mundiale prevede un tassu di crescita annuale cumpostu di 3,4% in a pruduzzione di cellule finu à u 2030, intensificendu a dumanda di cumpunenti strutturali in titaniu è aluminiu di forma netta cù tolleranze geometriche inferiori à 10 µm. I centri di lavorazione à cinque assi sò diventati a tecnulugia dominante, eppuru l'assenza di un protocolu di selezzione standardizatu si traduce in una sottoutilizzazione di u 18-34% è una media di rottami di u 9% in tutte l'installazioni indagate. Questu studiu affronta a lacuna di cunniscenza furmalizendu criteri obiettivi è basati nantu à i dati per e decisioni di acquistu di macchine.
U settore aerospaziale mundiale prevede un tassu di crescita annuale cumpostu di 3,4% in a pruduzzione di cellule finu à u 2030, intensificendu a dumanda di cumpunenti strutturali in titaniu è aluminiu di forma netta cù tolleranze geometriche inferiori à 10 µm. I centri di lavorazione à cinque assi sò diventati a tecnulugia dominante, eppuru l'assenza di un protocolu di selezzione standardizatu si traduce in una sottoutilizzazione di u 18-34% è una media di rottami di u 9% in tutte l'installazioni indagate. Questu studiu affronta a lacuna di cunniscenza furmalizendu criteri obiettivi è basati nantu à i dati per e decisioni di acquistu di macchine.
2 Metodologia
2.1 Panoramica di u Cuncepimentu
Hè statu aduttatu un cuncepimentu esplicativu sequenziale in trè fasi: (1) estrazione di dati retrospettiva, (2) esperimenti di machinazione cuntrullata, (3) custruzzione è validazione di MCDM.
Hè statu aduttatu un cuncepimentu esplicativu sequenziale in trè fasi: (1) estrazione di dati retrospettiva, (2) esperimenti di machinazione cuntrullata, (3) custruzzione è validazione di MCDM.
2.2 Fonti di dati
- Registri di pruduzzione: dati MES da quattru impianti, anonimizati secondu i protocolli ISO/IEC 27001.
- Prove di taglio: 120 grezzi prismatici di Ti-6Al-4V è 120 di Al-7075, 100 mm × 100 mm × 25 mm, proventi da un unicu lottu di fusione per minimizà a varianza di u materiale.
- Inventariu di macchine: 18 centri à 5 assi dispunibili in cummerciu (à forchetta, à testa girevole è cinematica ibrida) cù anni di custruzzione 2018-2023.
2.3 Cunfigurazione sperimentale
Tutte e prove anu utilizatu strumenti Sandvik Coromant identichi (fresa trocoidale Ø20 mm, qualità GC1740) è refrigerante à emulsione à 7%. Parametri di prucessu: vc = 90 m min⁻¹ (Ti), 350 m min⁻¹ (Al); fz = dente di 0,15 mm⁻¹; ae = 0,2D. L'integrità superficiale hè stata quantificata via interferometria à luce bianca (Taylor Hobson CCI MP-HS).
Tutte e prove anu utilizatu strumenti Sandvik Coromant identichi (fresa trocoidale Ø20 mm, qualità GC1740) è refrigerante à emulsione à 7%. Parametri di prucessu: vc = 90 m min⁻¹ (Ti), 350 m min⁻¹ (Al); fz = dente di 0,15 mm⁻¹; ae = 0,2D. L'integrità superficiale hè stata quantificata via interferometria à luce bianca (Taylor Hobson CCI MP-HS).
2.4 Modellu MCDM
I pesi di i criteri sò stati derivati da l'entropia di Shannon applicata à i logs di pruduzzione (Tavula 1). Alternative classificate TOPSIS, validate da perturbazione Monte-Carlo (10 000 iterazioni) per testà a sensibilità di i pesi.
I pesi di i criteri sò stati derivati da l'entropia di Shannon applicata à i logs di pruduzzione (Tavula 1). Alternative classificate TOPSIS, validate da perturbazione Monte-Carlo (10 000 iterazioni) per testà a sensibilità di i pesi.
3 Risultati è Analisi
3.1 Indicatori chjave di prestazione (KPI)
A figura 1 illustra a fruntiera di Pareto di a putenza di u mandrinu versus a precisione di u contornu; e macchine in u quadrantu superiore sinistro anu ottenutu una cunfurmità di parte ≥ 98%. A tavula 2 riporta i coefficienti di regressione: putenza di u mandrinu (β = 0,41, p < 0,01), precisione di u contornu (β = –0,37, p < 0,01) è dispunibilità LT-VEC (β = 0,28, p < 0,05).
A figura 1 illustra a fruntiera di Pareto di a putenza di u mandrinu versus a precisione di u contornu; e macchine in u quadrantu superiore sinistro anu ottenutu una cunfurmità di parte ≥ 98%. A tavula 2 riporta i coefficienti di regressione: putenza di u mandrinu (β = 0,41, p < 0,01), precisione di u contornu (β = –0,37, p < 0,01) è dispunibilità LT-VEC (β = 0,28, p < 0,05).
3.2 Cunfrontu di cunfigurazione
E tavule basculanti di tipu à forchetta anu riduttu u tempu mediu di machinazione per elementu da 3,2 min à 2,2 min (IC 95%: 0,8-1,2 min) mantenendu un errore di forma < 8 µm (Figura 2). E macchine à testa girevole anu mostratu una deriva termica di 11 µm in 4 ore di funziunamentu continuu, à menu chì ùn sianu dotate di compensazione termica attiva.
E tavule basculanti di tipu à forchetta anu riduttu u tempu mediu di machinazione per elementu da 3,2 min à 2,2 min (IC 95%: 0,8-1,2 min) mantenendu un errore di forma < 8 µm (Figura 2). E macchine à testa girevole anu mostratu una deriva termica di 11 µm in 4 ore di funziunamentu continuu, à menu chì ùn sianu dotate di compensazione termica attiva.
3.3 Risultati di MCDM
I centri chì anu ottenutu un puntuatu ≥ 0,78 nantu à l'indice di utilità cumpostu anu dimustratu una riduzione di scarti di 22% (t = 3,91, df = 16, p = 0,001). L'analisi di sensibilità hà rivelatu una variazione di ±5% in u pesu di putenza di u mandrinu chì hà alteratu e classificazioni solu per l'11% di l'alternative, cunfirmendu a robustezza di u mudellu.
I centri chì anu ottenutu un puntuatu ≥ 0,78 nantu à l'indice di utilità cumpostu anu dimustratu una riduzione di scarti di 22% (t = 3,91, df = 16, p = 0,001). L'analisi di sensibilità hà rivelatu una variazione di ±5% in u pesu di putenza di u mandrinu chì hà alteratu e classificazioni solu per l'11% di l'alternative, cunfirmendu a robustezza di u mudellu.
4 Discussione
A duminazione di a putenza di u mandrinu s'allinea cù a sgrossatura à coppia elevata di e leghe di titaniu, curroborendu a modellazione basata nantu à l'energia di Ezugwu (2022, p. 45). U valore aghjuntu di LT-VEC riflette u cambiamentu di l'industria aerospaziale versu a fabricazione "giusta à a prima volta" sottu AS9100 Rev D. I limiti includenu l'attenzione di u studiu nantu à e parti prismatiche; e geometrie di e pale di turbina à parete sottile ponu accentuà i prublemi di conformità dinamica micca catturati quì. In pratica, e squadre di approvvigionamentu devenu dà priorità à u protocolu in trè tappe: (1) filtrà i candidati via soglie KPI, (2) applicà MCDM, (3) validà cù una prova pilota di 50 parti.
5 Cunclusione
Un protocolu statisticamente validatu chì integra u benchmarking KPI, l'MCDM ponderatu per l'entropia è a validazione di u pilotu permette à i pruduttori aerospaziali di selezziunà centri di lavorazione à 5 assi chì riducenu i scarti di ≥ 20%, pur rispettendu i requisiti AS9100 Rev D. U travagliu futuru duveria allargà u dataset per include i cumpunenti CFRP è Inconel 718 è incorporà mudelli di costu di u ciclu di vita.
Un protocolu statisticamente validatu chì integra u benchmarking KPI, l'MCDM ponderatu per l'entropia è a validazione di u pilotu permette à i pruduttori aerospaziali di selezziunà centri di lavorazione à 5 assi chì riducenu i scarti di ≥ 20%, pur rispettendu i requisiti AS9100 Rev D. U travagliu futuru duveria allargà u dataset per include i cumpunenti CFRP è Inconel 718 è incorporà mudelli di costu di u ciclu di vita.
Data di publicazione: 19 di lugliu di u 2025
