ロシア系アメリカ人の飛行家であり、初の回転翼航空機の基礎を築いた航空機設計者であるイーゴリ・シコルスキー氏は、当時も今も航空宇宙産業が直面する共通の課題、すなわち航空機の整備・修理・オーバーホール作業の重要性を説くのに最適な人物です。
その辛口なユーモアのセンスはさておき、現実世界のシナリオで避けたいのは、まさにヘリコプターの開発者たる同氏が述べていることです。パイロットが機敏であることは重要ですが、飛行中に技術的な問題を解決するのは良い方法ではありません。問題解決は、飛行機の離陸や宇宙船の打ち上げのずっと前に地上で行われるのが理想的です。
今日、製造業で「MRO」として知られる整備・修理・オーバーホール業務は、それ自体が独立した副次的産業です。
推定世界市場規模は6,560億ドルと言われ、2032年までに8,000億ドルを超えると予測されています。すべての航空宇宙用途において最大限の安全性を確保することは、業界のリーダーの責務です。最も広い定義では、MROは、機械、設備、システムを最適な作動状態に維持するためのプロセスや活動を指します。つまり、故障した場合は修理し、必要な場合はオーバーホールして寿命を延ばすのです。
航空宇宙と3Dスキャン技術
MROは、航空、自動車、製造、公共事業などの産業において、すべての部品、組立およびサブアセンブリの信頼性と効率を確保するために不可欠です。日常的なメンテナンス作業から修正修理まで、機器の分解、点検、修理、部品交換、再組み立てまでが含まれます。
3Dレーザースキャニング技術は、その性質上（データ取得の速度、結果の正確さ、可搬性、性能の再現性）、航空宇宙産業にとって理想的なツールセットです。文字通り宇宙開拓へ飛躍している新たな官民セクターの復興もその存在感強化の一因です。
最近の損失をほぼ取り戻した同業界の次のステップは成長です。他の製造用途もそうであるように、その成長の中心は処理能力の向上です。より多くの部品がより速く品質管理と検査を通過し、航空業界のMROプロセスを加速させます。そのレーザースキャニングにおける重要なツールの一つがレーザートラッカーです。
レーザートラッカーに焦点を当てた詳細な考察
レーザートラッカーは、空間内の物体の正確な位置を測定するために設計された精密測定装置です。FARO® Vantage Laser Trackerのようなツールは、レーザービームを使用してターゲットリフレクターまたはレトロリフレクターを追尾します。レーザー光をリフレクターに向けて照射するトラッカーは、そのビームが戻ってくるまでの時間を測定します。リフレクターの位置を継続的に追跡することにより、レーザートラッカーは高精度で3次元座標を特定できます。これらの測定は、航空宇宙の品質管理、アライメント、リバースエンジニアリングのニーズにとって重要です。
大規模な測定用途に理想的で、航空宇宙の具体例としては以下のものがあります。
- エンジン：性能と安全基準の遵守を保証するためのジェットエンジンおよびターボプロップエンジンのオーバーホールと修理
- ランディングギア：故障を防ぎ、安全な離着陸を確保するための整備と検査
- 航空電子工学：航行、通信、監視用の電子システムのアップグレードと修理
- 胴体と翼：ひび割れや腐食の修復を含む構造的修理
- 油圧システム：ランディングギア、ブレーキ、飛行制御面を制御する部品の整備
当然ながら宇宙船にも、スラスターや推進システムからソーラーパネル、遮熱板、通信システム、そして絶えず変化し頻繁に更新されるさまざまな科学機器に至るまで、アライメントと校正のニーズが存在します。
あらゆる3Dレーザースキャニングツールと同様に、レーザートラッカーは部品の精密なアライメントの確保に有用です。航空宇宙産業では、こうした対象には、翼やソーラーパネル、胴体や宇宙船の本体、エンジン部品（航空機について前述のとおり）が含まれます。また、一般的な磨耗や損傷を正確に測定するための部品検査（地球低軌道への再突入速度は時速17,000マイルを超え、温度は華氏4,500度に達することも）、工具や治具の校正（機械を製造する機械が公差内にあることを確認）、リバースエンジニアリング（複製または改善のための既存部品の詳細なモデルの作成）も含まれることがあります。
NASAが計画している月探査計画「アルテミス」では、現在3機のオリオン宇宙カプセルが建設中で、4機目のカプセルも発注されています。4機の同一の宇宙船が本当に同一であることを確認するためには、レーザートラッカーのような装置が非常に貴重であることを証明することになります。
「軌道に乗る」ために：ハードウェアとソフトウェアの相乗効果
航空宇宙特有の用途以外にも、大型部品の組立におけるレーザートラッカーの使用にはさらなる利点があります。その中でも特に重要なのは、この測定器の使いやすさと可搬性です。従来の三次元測定機とは異なり、レーザートラッカーを使用すると、測定したい部品を移動する必要はなく、測定器を部品がある場所まで持ち運ぶことができます。これにより、部品の再設置が少なくなるため、時間節約と精度向上を実現します。さらに、三次元測定機と比較すると、レーザートラッカーは習得がしやすく、より安全に使用することができます。
実際、Vantageのようなレーザートラッカーは、現場での測定を非常に簡単かつ迅速にし、場合によっては検査サイクル時間を最大75％短縮します。測定値を公称CADデータと数秒で比較できるので、作業チームはその情報に基づいた調整を行い、自信を持って作業を進めることができます。前述のように、このような速度向上により処理能力が向上します。これは、結果として航空宇宙産業全体を強化します。
また、FARO® CAM2® ソフトウェアおよび多くのサードパーティプロバイダーとのソフトウェア互換性も優れています。FARO CAM2ソフトウェアは、FAROポータブル3次元測定器専用に設計されているため、作業者は正確な測定を行うことができ、航空宇宙産業の品質保証および検査業務に最適です。
このソフトウェアは、トレンドと統計的工程管理（SPC）分析をライブで行い、繰り返し検査ルーチンを管理するのに適しています。このソフトウェアの特徴は、複数の測定装置を組み合わせて使用して大型部品を高速測定する機能、ゴールデンパーツ（すべての設計仕様と公差を満たすことが確認されたプロトタイプまたはサンプル）を測定する際に信頼できるSTLファイル形式の測定グレードのメッシュ作成、および幾何公差（GD&T）です。
FARO CAM2にはレポート作成機能もあり、企業は測定データや結果をいつでも、組織全体の誰とでも共有できます。さらに、プロセスのばらつきやアラートに対する洞察を提供しながら、ユーザーフレンドリーで適応性の高いビジュアルレポートセットでリアルタイムの検査結果を提供します。これにより、時間のかかる再作業やコストのかかる不良品を回避し、航空宇宙企業は整備・修理・オーバーホールの業務を改善できます。
着陸態勢へ
イーゴリ・シコルスキー氏の広範な知性と技術的な先見性をもってしても、彼の没後の半世紀で世界がどれほど進歩したかを正確に予測することは難しかったでしょう。
今日、航空宇宙産業はかなり成熟しています。1903年にノースカロライナ州キティホークで行われた、気難しい試作複葉機による12秒間の120フィート飛行から始まった宇宙飛行は、（ボイジャー1号と2号の宇宙船を考慮すれば）150億マイルを超える距離を旅したことになります。より身近なところでは、米連邦航空局の報告によると、同局の航空交通機構（ATO）は、1日あたり2,900万平方マイル以上の空域で45,000便以上のフライトと290万人の航空旅客を処理しています。これは、年間1,600万回以上のフライトに相当します。このような厳しいスケジュールに対するMROの要求は驚異的であり、その世界的な規模については言うまでもありません。
もちろん、航続距離や走行距離は、航空宇宙産業のエキサイティングな物語における2つの指標に過ぎません。しばしば見落とされるのは、舞台裏の作業です。すべての航空機、すべての宇宙船が飛行に適していることを保証するために費やされる時間、エネルギー、そして労力です。MROは、副次的産業としてこれらすべてを可能にしています。
また、一般的なレーザートラッカーやFAROのVantage Laser Trackerのような3Dレーザースキャニングツールは、空や宇宙に飛び立つさまざまな乗り物の安全性を根本的に向上させるのに役立っています。それだけでなく、再作業やムダ、不良品を減らし、時間を節約し、処理能力を向上させるという航空宇宙エンジニアの継続的な取り組みを支援し、業界全体が進歩し続けることができるようにしています。
シコルスキー氏は今日の技術を予測できなかったかもしれませんが、現在の奇跡に近い製品の背後にある人間の創意工夫を称賛した彼の言葉は、それ以上に正しいものでした。
「創造的な仕事は... 人類の進歩において非常に重要な要素であり続けている。個人の仕事が人類を前進させる原動力であることに変わりはない。」
航空宇宙MROプロセスを新たな高みに引き上げる準備はできていますか？