È stato Igor Sikorsky, l'aviatore russo-americano e progettista di aerei che ha gettato le basi per il primo aereo ad ala rotante, a riassumere al meglio una sfida comune affrontata nell'industria aerospaziale di allora e di oggi: la necessità critica di operazioni di manutenzione, riparazione e revisione degli aerei.
Nonostante il senso dell'umorismo asciutto di Sikorsky, ciò che non si desidera negli scenari del mondo reale, è esattamente ciò che l'inventore dell'elicottero sta descrivendo. Anche se è importante avere un pilota sempre pronto a intervenire, è scorretto provare a risolvere i problemi di ingegneria durante il volo. Idealmente, la risoluzione dei problemi dovrebbe avvenire a terra, molto prima del decollo (aerei) o del lancio (veicoli spaziali).
Oggi, le operazioni di manutenzione, riparazione e revisione, note nel settore manifatturiero come MRO, rappresentano un sotto settore a sé stante.
Con un mercato globale stimato a 656 miliardi di dollari, che si prevede crescerà fino a oltre 800 miliardi di dollari entro il 2032, spetta ai leader del settore garantire la massima sicurezza in tutte le applicazioni aerospaziali. Nella sua definizione più ampia, la MRO si riferisce ai processi e alle attività coinvolte nel garantire che macchinari, attrezzature e sistemi siano mantenuti in condizioni di lavoro ottimali. Ciò significa che vengono riparati in caso di malfunzionamento e revisionati quando necessario per estendere la loro vita operativa.
Tecnologia aerospaziale e di scansione 3D
La MRO è essenziale in settori come l'aviazione, l'automobilistico, il manifatturiero e i servizi pubblici per garantire l'affidabilità e l'efficienza di tutte le parti, gli assemblaggi e i sottogruppi. Tutto, dalle attività di manutenzione ordinaria alle riparazioni correttive, è coperto e comporta lo smontaggio, l'ispezione, la riparazione o la sostituzione di parti e il riassemblaggio delle apparecchiature.
Le tecnologie di scansione laser 3D, per loro stessa natura (velocità di acquisizione dei dati, precisione dei risultati, portabilità e ripetibilità delle prestazioni), rappresentano un insieme di strumenti ideale per l'industria aerospaziale, supportata in parte dal nuovo rinascimento del settore pubblico-privato che sta letteralmente decollando verso le stelle.
Ora che l'industria ha in gran parte recuperato le recenti perdite, il passo successivo è la crescita. Come in qualsiasi applicazione di produzione, al centro di tale crescita vi è l'aumento della capacità produttiva; più parti vengono sottoposte al controllo qualità e all'ispezione, più rapidamente, accelerando il processo di manutenzione, riparazione e revisione (MRO) nel settore aeronautico. Uno degli strumenti chiave nell'arsenale della scansione laser è il laser tracker.
Uno sguardo ai laser tracker
Un laser tracker è un dispositivo di misurazione di precisione progettato per determinare la posizione esatta degli oggetti nello spazio. Strumenti come il FARO® Vantage Laser Tracker impiegano un raggio laser per seguire un riflettore target o un retroriflettore. Il tracker emette luce laser verso il riflettore e misura il tempo impiegato dal raggio per tornare. Tracciando continuamente la posizione del riflettore, il laser tracker è in grado di determinare le coordinate con alta precisione. Queste misurazioni sono cruciali per il controllo qualità nel settore aerospaziale, l'allineamento e le esigenze di ingegneria inversa.
Ideale per applicazioni su larga scala, esempi specifici nel settore aerospaziale includono:
- Motori: revisione e riparazione di motori a reazione e turboelica, garantendo le prestazioni e la conformità agli standard di sicurezza
- Carrello di atterraggio: manutenzione e ispezione per prevenire guasti e garantire decollo e atterraggio sicuri
- Avionica: aggiornamento e riparazione di sistemi elettronici per la navigazione, la comunicazione e il monitoraggio
- Fusoliera e ali: Riparazioni strutturali, inclusa la riparazione di crepe e corrosione
- Sistemi idraulici: Manutenzione dei componenti che controllano il carrello di atterraggio, i freni e le superfici di controllo del volo
Da non dimenticare, naturalmente, che i veicoli spaziali hanno anche esigenze di allineamento e calibrazione, che spaziano dai propulsori e sistemi di propulsione ai pannelli solari, scudi termici, sistemi di comunicazione e una varietà di strumenti scientifici in continua evoluzione e frequentemente aggiornati.
Come con qualsiasi strumento di scansione laser 3D, i laser tracker sono utili per garantire l'allineamento preciso delle parti. Per l'industria aerospaziale, ciò può includere ali/pannelli solari, fusoliera/corpo principale del veicolo spaziale e parti del motore (come indicato sopra per gli aeroplani). Può anche comportare l'ispezione dei componenti per la misurazione accurata dell'usura generale (le velocità di rientro nell'orbita terrestre bassa possono superare i 17.000 mph con temperature che si avvicinano ai 4.500°F), la calibrazione degli strumenti e degli impianti fissi (assicurandosi che i macchinari che costruiscono le macchine siano entro le tolleranze) e l'ingegneria inversa, creando modelli dettagliati di parti esistenti per la replica o il miglioramento.
Per le missioni lunari Artemis pianificate dalla NASA, tre capsule spaziali Orion sono attualmente in costruzione e una quarta capsula è stata ordinata. Garantire che quattro veicoli spaziali identici siano veramente identici è dove un dispositivo come un laser tracker può rivelarsi inestimabile.
Rimanere in "pista": sinergia hardware-software
Oltre alle applicazioni specifiche del settore aerospaziale, ci sono ulteriori vantaggi nel lavorare con un tracker laser per l'assemblaggio di parti di grandi dimensioni. Tra le principali caratteristiche vi sono la facilità d'uso generale e la portabilità del dispositivo. A differenza di una macchina di misurazione delle coordinate tradizionale, con un laser tracker non è necessario spostare la parte da misurare verso la macchina. In alternativa, è possibile portare la macchina alla parte. Ciò consente di risparmiare tempo e aumentare la precisione poiché è necessario meno riposizionamento. Inoltre, rispetto alle CMM, i laser tracker presentano una curva di apprendimento meno ripida e sono più sicuri da utilizzare.
Infatti, laser tracker come il Vantage rendono la misurazione in loco così facile e veloce da ridurre i tempi dei cicli di ispezione fino al 75%. In pochi secondi, queste misurazioni possono essere confrontate con i dati CAD nominali per consentire ai team di apportare modifiche informate o procedere con sicurezza. Come accennato sopra, miglioramenti della velocità come questo aumentano la capacità produttiva. Che, di fatto, potenzia l'intera industria aerospaziale.
C'è anche una compatibilità software superiore, in particolare con il FARO® CAM2® Software e con molti fornitori terzi. Il software FARO CAM2, tuttavia, è progettato per un uso specifico con qualsiasi CMM portatile FARO, consentendo agli operatori di acquisire misurazioni accurate ed è ideale per le attività di controllo qualità e ispezione nel settore aerospaziale.
Adatto per gestire le routine di ispezione ripetuta, con analisi in tempo reale delle tendenze e del controllo statistico dei processi (SPC), il software presenta: la capacità di utilizzare più dispositivi di misurazione insieme per misurare rapidamente componenti di grandi dimensioni, meshing di livello metrologico in formato file STL di cui ci si può fidare quando si misura una parte dorata (un prototipo o un campione verificato per soddisfare tutte le specifiche e le tolleranze di progettazione) e Dimensionamento geometrico e tolleranze (GD&T), un metodo standardizzato per identificare i limiti di intolleranza della forma, dell'orientamento e posizione degli elementi su una parte.
FARO CAM2 offre anche funzionalità di reporting che consentono alle organizzazioni di condividere dati e risultati di misurazione in qualsiasi momento, con chiunque all'interno dell'organizzazione. Inoltre, fornisce risultati di ispezione in tempo reale in un set di report visivi adattabili e facili da usare, fornendo al contempo informazioni sulle variazioni del processo e sugli avvisi. Questo aiuta a evitare lunghe rilavorazioni e scarti costosi, consentendo alle aziende aerospaziali di migliorare le loro operazioni di manutenzione, riparazione e revisione.
In arrivo per l'atterraggio
Anche con la vasta intelligenza e lungimiranza tecnologica di Igor Sikorsky, è difficile immaginare che persino lui avrebbe potuto prevedere con una certa precisione quanto il mondo sia avanzato nel mezzo secolo dalla sua scomparsa.
Oggi l'industria aerospaziale si è evoluta notevolmente. Ciò che è iniziato con un prototipo di biplano problematico e un volo di 12 secondi e 120 piedi a Kitty Hawk, Carolina del Nord, nel 1903, ha, per così dire, (se si considerano le sonde spaziali Voyager I e II) percorso oltre 15 miliardi di miglia e continua a contare. Più vicino a noi, la Federal Aviation Administration riferisce che la sua Air Traffic Organization (ATO) gestisce oltre 45.000 voli e 2,9 milioni di passeggeri aerei su più di 29 milioni di miglia quadrate di spazio aereo al giorno. Si tratta di oltre 16 milioni di voli all'anno. Le richieste di MRO per un programma così rigoroso sono sbalorditive, per non parlare della flotta globale.
Naturalmente, le miglia registrate e la distanza percorsa sono solo due metriche nella storia entusiasmante dell'industria aerospaziale. Ciò che spesso viene trascurato è il lavoro dietro le quinte; il tempo, l'energia e lo sforzo necessari per garantire che ogni aereo e ogni veicolo spaziale siano pronti per volare. La MRO è l'industria che rende tutto questo possibile.
E gli strumenti di scansione laser 3D, come i tracker laser in generale e il Vantage Laser Tracker di FARO in particolare, stanno contribuendo a migliorare radicalmente la sicurezza di una varietà di veicoli che prendono il volo o viaggiano nello spazio. Non solo, ma stanno supportando gli ingegneri aerospaziali nei loro continui sforzi per ridurre le rilavorazioni, gli sprechi e gli scarti, risparmiare tempo e aumentare la capacità produttiva, affinché l'industria nel suo complesso possa continuare a progredire.
Sikorsky potrebbe non aver previsto la tecnologia di oggi. Ma aveva più che ragione quando lodava l'ingegno umano dietro i nostri prodotti quasi miracolosi.
"Il lavoro creativo... rimane un fattore estremamente vitale per il progresso dell'umanità. Il lavoro dell'individuo rimane ancora la scintilla che fa progredire l'umanità".
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