Ilmailu- ja avaruusteollisuuden laitevalmistajat sekä Tier 1 -toimittajat kääntyvät yhä useammin erikoistuneiden lämpökäsittely- ja pintakäsittelykumppaneiden puoleen saadakseen nopeaa ja skaalautuvaa tukea uusien tuotteiden markkinoille tuomisen koko elinkaaren ajan, kertoo Vanessa Pfeiffer, strategisen markkinakehityksen johtaja (ilmailu, puolustus ja energia).
Ilmailu- ja avaruusteollisuuden valmistajat ovat yhä suuremman paineen alla laajentaa uusien alustojen tuotantoa ilman, että laatu, kapasiteetti, jäljitettävyys, kustannusten hallinta tai toimitusvarmuus kärsivät. Kun ohjelmat etenevät suunnittelu- ja hyväksymisvaiheesta teollistamiseen ja täysimittaiseen tuotantoon, jokaisen prosessivaiheen on kyettävä tuottamaan toistettavaa suorituskykyä nopealla tahdilla – etenkin silloin, kun komponentit ovat turvallisuuden kannalta kriittisiä, tarkasti määriteltyjä ja tarkoitettuja pitkäaikaiseen käyttöön.
Lämpökäsittely ja pintakäsittely ovat edelleen ratkaisevan tärkeitä ilmailu- ja avaruusteollisuuden suorituskyvyn kannalta. Koska nykyaikaiset moottorit ja rakenteet toimivat korkeammissa lämpötiloissa ja suuremmissa rasituksissa, lämpö- ja metallurgisten prosessien kulku on entistä tiiviimmin sidoksissa suunnittelutuloksiin. Kun käytössä on oikeat tekniikat ja valvontamenetelmät, väsymisikää, virumiskestävyyttä ja murtolujuutta koskevat tiukat vaatimukset voidaan täyttää johdonmukaisesti – ei pelkästään kokeissa, vaan myös toistettavassa tuotannossa.
Myös ilmailu- ja avaruusteknologiat kehittyvät jatkuvasti. Itsenäisemmin toimivien alustojen yleistyminen lisää metallurgisen prosessoinnin monimutkaisuutta. Tulevaisuudessa uudet lentovaihtoehdot, kuten vetykäyttö ja mahdollisesti jopa hypersonic-lento, tuovat mukanaan perustavanlaatuisemman muutoksen uusien materiaalien, ympäristöjen ja vikaantumismekanismien myötä.
Tämän vuoksi metallurginen jalostus on paljon muutakin kuin pelkkiä tuotantoprosessin loppuvaiheita. Alkuperäisvalmistajille (OEM) ja Tier 1 -toimittajille erikoistuneet metallurgian palveluntarjoajat toimivat yhä useammin strategisina kumppaneina teollistamisessa ja toimitusketjun kestävyyden varmistamisessa. Ne auttavat vähentämään riskejä uuden tuotteen markkinoille tuonnista (NPI) sarjatuotantoon, varmistamaan toimitusten jatkuvuuden ja laajentamaan tuotantoa maailmanlaajuisesti.
Alkuperäisvalmistajat (OEM) ja Tier 1 -toimittajat kiinnittävät yhä enemmän huomiota muuhunkin kuin pelkästään teknisiin tuotantovalmiuksiin ja asettavat etusijalle teolliset kumppanit, joilla on maailmanlaajuisesti hyväksytyt tuotantoverkostot, monipuoliset prosessivalmiudet, skaalautuva tuotantokapasiteetti ja toiminnallinen redundanssi, jotta ne voivat tukea tuotannon käynnistämistä ja ohjelmien pitkän aikavälin kestävyyttä.
Miksi lämpökäsittely ja pintakäsittely ovat tärkeitä
Tarkastellaanpa siis NPI-ohjelman keskeisiä sidosryhmiä, kun kyseessä on lämpökäsittelyä ja/tai pintakäsittelyjä vaativa ilmailu- ja avaruusteollisuuden komponentti. Mukana on kolme pääasiallista organisaatiota. Näitä ekosysteemejä johtavat alkuperäiset laitevalmistajat (OEM), kuten Airbus ja Boeing, jotka vastaavat koko ilmailu- ja avaruusteollisuuden alustasta, vaatimusten määrittelystä sekä siitä, että tekniset vaatimukset täyttyvät. Seuraavaksi tulevat komponenttivalmistajat. Tyypillisesti nämä ovat toimitusketjun Tier 1- tai Tier 2 -kumppaneita, jotka auttavat suunnittelemaan ja valmistamaan komponentteja suurille järjestelmille, kuten moottoreille, laskutelineille, rakenteille sekä toimilaitteille ja ohjausjärjestelmille.
Kolmanneksi mainittakoon lämpökäsittely- ja metallurgiapalvelujen tarjoajat. Nämä yritykset tarjoavat usein monipuolista palveluvalikoimaa. Lämpökäsittelytekniikoihin voivat kuulua pintakovettaminen, karkaisu, liuotus- ja vanhennuskäsittelyt, hehkutus ja normalisointi, joiden avulla varmistetaan komponenttien lujuus, kovuus, sitkeys, taipuisuus, väsymiskestävyys ja kulutuskestävyys samalla kun mittojen vakaus säilyy. Näitä lämpökäsittelyprosesseja sovelletaan usein esimerkiksi hammaspyöräakseleihin ja toimilaitteiden akseleihin tai tankoihin.
Pintakäsittelyt ovat toinen prosessiryhmä, joka pidentää komponenttien käyttöikää ja suojaa niitä ympäristötekijöiltä, kuten korroosiolta ja kulumiselta. Näihin voivat kuulua esimerkiksi suurinopeuksiset happi-polttoaine- ja plasmaruiskutusmenetelmät sekä orgaaniset, keraamiset ja polymeeripinnoitteet, joita levitetään esimerkiksi polttokammioiden vuorauksiin ja siirtymäosiin, kompressorin siipiin sekä laskutelineiden osiin.
Toisaalta jotkut lämpökäsittely- ja metallurgisten prosessien toimittajat, kuten Bodycote, tarjoavat myös erikoispalveluita, kuten kuuma-isostaattista puristusta (Hot Isostatic Pressing), jossa metallia muokataan korkean lämmön ja paineen avulla 100-prosenttisesti tiheäksi kiinteäksi aineeksi. Tämä tekniikka on ratkaisevan tärkeä vaativissa ilmailu- ja avaruusteollisuuden sovelluksissa käytettävien korkean luotettavuustason osien, kuten turbiinisiipien ja -siipilevyjen, kiinnikkeiden ja kiinnitysten sekä laskutelineiden liitoskomponenttien, valmistuksessa.
Suunnittelu ja prosessin määrittely
Erityisesti NPI-ohjelmissa laitevalmistajat (OEM), komponenttivalmistajat sekä lämpökäsittelyyn ja pintakäsittelyyn erikoistuneet yritykset muodostavat tiiviitä kolmikantayhteistyösuhteita, usein mahdollisimman varhaisessa vaiheessa suunnittelusykliä. Nämä varhaisvaiheen yhteistyöt voivat tuoda merkittävää lisäarvoa koko ilmailu- ja avaruusteollisuuden ekosysteemille – suunnittelusta toimitukseen ja huoltoon (MRO) – ja ne ovat erityisen tärkeitä pitkäikäisille alustoille, joiden käyttöikä voi ulottua vuosikymmenien päähän.
Miltä nämä NPI-yhteistyösuhteet sitten näyttävät käytännössä? Usein ne alkavat jo suunnittelu- ja prosessimäärittelyvaiheessa. Tässä vaiheessa insinöörit, menetelmätiimit ja laatuasiantuntijat kaikista kolmesta organisaatiosta kokoontuvat määrittelemään tietyn NPI-komponentin materiaalit, prosessit ja testausvaatimukset. Ohjelman keskeiset tulokset on määriteltävä, mukaan lukien suorituskykyvaatimukset, komponenttien alustavat suunnitelmat, alkuperäiset tekniset vaatimukset sekä kriittisten materiaalien ja ominaisuuksien tunnistaminen.
Toteutettavuus ja kelpoisuus
NPI-kehityksen seuraava vaihe on toteutettavuustutkimus ja kelpoisuustestaus. Tässä vaiheessa metallurgian asiantuntijoiden panos auttaa prosessien tehostamisessa, usein poistamalla tiettyjä koneistus- tai hiontatyövaiheita. Tässä vaiheessa, kun tekniset vaatimukset ja alustavat suunnitelmat ovat valmiina, komponenttitoimittajat – kuten koneistusyritykset, takomo- ja valimoyritykset – muuntavat ne konkreettisiksi valmistusprosesseiksi.
Myös metallurgisten prosessien palveluntarjoajat ovat tässä tärkeässä roolissa: ne auttavat varmistamaan toteutettavuuden, tulkitsemaan vaatimuksia sekä varmistamaan, että osat valmistetaan turvallisesti ja yhdenmukaisesti. Kattavien materiaali- ja prosessitestausvalmiuksiensa ansiosta erikoistuneet palveluntarjoajat voivat kehittää yhteistyössä komponenttitoimittajien kanssa räätälöityjä lämpökäsittelyjaksoja, lämpötilaprofiileja ja pinnan kovuustavoitteita sekä suorittaa kokeiden suunnittelua (Design of Experiments) prosessien optimoimiseksi.
Prototyyppien kehittäminen ja varhaiset kokeilut luovat teknistä luottamusta ja määrittävät, ketkä ovat valmiita tukemaan ohjelmaa teollistamisvaiheessa. Järjestelmälliset kokeilut ja prosessien validoinnit, joihin usein sisältyy mikrorakenteen analysointi, antavat komponenttitoimittajalle varmuuden tasaisesta tuotantokapasiteetista ja laatujärjestelmän vaatimusten noudattamisesta.
Siirtyminen sarjatuotantoon
Kun osan kehitystyö etenee, NPI-vaihe merkitsee siirtymistä suunnittelu- ja prosessiasiantuntijoilta tuotantotiimeille, jolloin painopiste siirtyy operatiiviseen suorituskykyyn. Metallurgian prosessiasiantuntijat auttavat osoittamaan prosessin toistettavuuden ja laadunvalvonnan sekä kehittämään ennustettavia sykliaikoja ja aikatauluja, jotta toteutus on luotettavaa ja sopii yhteen asiakkaan myynti-, varasto- ja toimintasuunnittelun (SIOP) kanssa.
Tässä yhteydessä odotetaan, että erikoistunut palveluntarjoaja osoittaa todistettua asiantuntemusta NPI-vaiheesta sarjatuotantoon siirtymisen menetelmistä, mikä takaa tasaiset läpimenoajat, tarkat tuotantotulokset ja tiukan laadunvalvonnan, jolloin komponenttivalmistajalle ei aiheudu pullonkaulariskiä. Ennakoiva viestintä takaa läpinäkyvyyden ja projektin etenemisen seurannan.
Samalla otetaan käyttöön tehokkaita, joustavia ja skaalautuvia tuotantostrategioita, jotka tukevat vankkaa kapasiteettisuunnittelua kysynnän vaihteluiden varalta. Toimittajien on kyettävä vastaamaan tarvittaessa asiakkaiden ”lyhyen syklin” vaatimuksiin, usein ylittäen sopimuksessa sovitut odotukset. Lisäksi suorituskyvyn optimoimiseksi on otettava käyttöön tiukat jäljitettävyys- ja seurantajärjestelmät.
Pitkän aikavälin tuotanto
Seuraavaksi on vuorossa pitkäaikainen tuotanto. Menestyksellinen täysimittainen sarjatuotanto riippuu siitä, kuinka hyvin metallurgisten prosessien toimittajat pystyvät sopeutumaan asiakkaiden toimintarytmiin. Suuret toimittajat luottavat jäsenneltyihin SIOP-järjestelmiin ja odottavat kumppaneiden täyttävän ennuste- ja kapasiteettivaatimukset. Ilmailu- ja avaruusalan ohjelmat voivat kestää useita vuosia, ja laitevalmistajat pyrkivät solmimaan pitkäaikaisia sopimuksia toimitusketjun kanssa – usein kahden toimittajan strategioiden kautta – ja perustuen investointisitoumuksiin, jotka tuottavat jatkuvaa parannusta ja kapasiteetin kasvua.
Lämpökäsittely- ja pintakäsittelypalvelujen tarjoajien on osoitettava, että niillä on käytettävissään maailmanlaajuiset tuotantoverkostot, ja samalla niiden on ylläpidettävä varasuunnitelmia ja riskienhallintastrategioita toimitusketjun kestävyyden parantamiseksi ja yksittäisestä toimittajasta johtuvien huolenaiheiden ratkaisemiseksi. Todistettu halukkuus investoida tuotantolaitteisiin ja automaatioon kustannusten alentamiseksi ja tehokkuuden parantamiseksi voi tarjota kestävän pitkän aikavälin edun. Näillä palveluntarjoajilla on oltava riittävät resurssit kaikkien operatiivisten ongelmien hallitsemiseksi, ja niiden on samalla tarjottava joustavuutta asiakkaiden sisäisen ja ulkoisen käsittelyn yhdistelmän suhteen.
Nämä ominaisuudet ovat ratkaisevia toimitusketjun pitkän aikavälin kestävyyden kannalta. Maantieteellinen joustavuus ja kahden toimittajan strategiat vähentävät toiminnallisia riskejä, sillä ne mahdollistavat työn siirtämisen toimipaikkojen välillä tarpeen mukaan. Tämä auttaa ylläpitämään toiminnan jatkuvuutta jopa kaikkein voimakkaimpien kysynnän piikkien aikana. Metallurgisia kumppaneita arvioidaan siksi paitsi teknisen osaamisen perusteella myös skaalautuvuuden, useiden toimipaikkojen välisen redundanssin ja ohjelmien pitkän aikavälin vakauden perusteella.
Kumppanuuden voima
Bodycote on vuosikymmenten kokemus ilmailu- ja avaruusteollisuudesta, ja Bodycote tukemaan uusien tuotteiden käyttöönoton (NPI) elinkaaren kaikkia vaiheita. Yrityksellä on etuoikeutettu asema monien merkittävien ilmailu- ja avaruusalan yritysten keskuudessa, kuten Airbus, BAE Systems, Boeing, Honeywell, Pratt & Whitney ja Rolls-Royce.
Asiantuntevat ja kokeneet insinööri-, tutkija- ja teknikkotiimit tarjoavat teknistä tukea suunnittelu-, testaus- ja kelpuutusvaiheissa. Palveluihin kuuluvat muun muassa kustannustehokas suunnittelu, teknisten vaatimusten tulkinta, teknisen toteutettavuuden arviointi, testauksen optimointi sekä uusien tuotteiden markkinoille tuomisen valmistelu.
Tätä tukee maailmanlaajuinen verkosto ilmailu- ja avaruusteollisuuden vaatimukset täyttäviä tuotantolaitoksia, joka mahdollistaa joustavan kapasiteetin jakamisen, useiden toimipaikkojen välisen redundanssin sekä skaalautuvan tuotannon eri ilmailu- ja avaruusohjelmissa. Tämä toiminnallinen joustavuus auttaa asiakkaita varmistamaan toiminnan jatkuvuuden vaihtelevien tuotantoaikataulujen ja ohjelmien pitkien elinkaarien aikana.
Loppujen lopuksi ilmailu- ja avaruusteollisuuden laitevalmistajat ja ensisijaiset alihankkijat etsivät yhä useammin Bodycote kaltaisia strategisia valmistuskumppaneita Bodycote seuraavan sukupolven alustoja nousemaan taivaisiin.
Vanessalla on yli 10 vuoden kokemus strategisesta markkinoinnista, liiketoiminnan kehittämisestä ja markkinajohtajuudesta, ja hän on työskennellyt ilmailu- ja avaruusteollisuuden, energiantuotannon sekä muiden tiukasti säänneltyjen teollisuusmarkkinoiden parissa. Hänellä on Executive MBA -tutkinto HEC Lausannesta, ja hän on innokkaasti sitoutunut edistämään sitä, että kehittyneen teknologian ja valmistusosaamisen avulla luodaan turvallisempia, kestävämpiä ja kestävämpiä teollisuudenaloja.