I produttori OEM del settore aerospaziale e i fornitori di primo livello si rivolgono sempre più spesso a partner specializzati nel trattamento termico e nella finitura delle superfici per ottenere un supporto rapido e scalabile durante l’intero ciclo di vita dell’introduzione di nuovi prodotti, afferma Vanessa Pfeiffer, Direttrice dello Sviluppo Strategico del Mercato per i settori Aerospaziale, Difesa ed Energia
I produttori del settore aerospaziale sono sottoposti a una pressione crescente per ampliare la produzione di nuove piattaforme senza compromettere la qualità, la capacità, la tracciabilità, il controllo dei costi o la certezza delle consegne. Man mano che i programmi passano dalla fase di progettazione e qualificazione a quella di industrializzazione e produzione a pieno regime, ogni fase del processo deve essere in grado di garantire prestazioni ripetibili in tempi rapidi, specialmente quando i componenti sono critici per la sicurezza, soggetti a specifiche rigorose e destinati a una lunga durata di servizio.
Il trattamento termico e la finitura superficiale continuano a rivestire un ruolo fondamentale per le prestazioni nel settore aerospaziale. Poiché i motori e le strutture moderne operano a temperature e sollecitazioni più elevate, l’andamento dei processi termici e metallurgici è sempre più strettamente legato ai risultati progettuali. Con l’adozione delle tecniche e dei controlli adeguati, è possibile soddisfare in modo costante i requisiti più esigenti in termini di durata a fatica, resistenza allo scorrimento e tenacità alla frattura — non solo nelle prove, ma anche nella produzione ripetibile.
Anche le tecnologie aerospaziali sono in continua evoluzione. L’aumento delle piattaforme autonome accrescerà la complessità dei processi metallurgici. In un futuro più lontano, nuove opzioni di volo, come la propulsione a idrogeno e forse persino il volo ipersonico, introdurranno un cambiamento ancora più radicale attraverso nuovi materiali, ambienti e meccanismi di cedimento.
Ciò rende la lavorazione metallurgica ben più di una semplice fase a valle del processo produttivo. Per gli OEM e i fornitori di primo livello, i fornitori specializzati nel settore metallurgico stanno assumendo sempre più il ruolo di partner strategici per l’industrializzazione e la resilienza della catena di approvvigionamento. Contribuiscono infatti a ridurre i rischi nel percorso che va dall’introduzione di un nuovo prodotto (NPI) alla produzione in serie, a garantire la continuità dell’approvvigionamento e a espandere la produzione a livello globale.
Sempre più spesso, gli OEM e i fornitori di primo livello guardano oltre la semplice capacità tecnica di lavorazione, dando la priorità a partner industriali dotati di reti produttive qualificate a livello globale, capacità multiprocesso, capacità scalabile e ridondanza operativa, al fine di sostenere l’aumento della produzione e garantire la resilienza a lungo termine dei programmi.
Perché il trattamento termico e l'ingegneria delle superfici sono importanti
Diamo quindi un’occhiata ai principali soggetti coinvolti nel programma NPI per un componente aerospaziale che richiede trattamenti termici e/o rivestimenti superficiali. Sono coinvolte tre organizzazioni principali. Questi ecosistemi sono guidati dai produttori di apparecchiature originali (OEM) come Airbus e Boeing, che sono responsabili della piattaforma aerospaziale nel suo complesso, della definizione dei requisiti e della garanzia del rispetto delle specifiche. Seguono poi i produttori di componenti. In genere si tratta di partner della catena di fornitura di primo o secondo livello che contribuiscono alla progettazione e alla realizzazione di componenti per i sistemi principali, quali motori, carrelli di atterraggio, strutture, sistemi di azionamento e controllo.
In terzo luogo, vi sono i fornitori di servizi di trattamento termico e metallurgici. Queste aziende offrono spesso una gamma di servizi. Le tecnologie di trattamento termico possono includere la cementazione, il tempra, i trattamenti di solubilizzazione e invecchiamento, la ricottura e la normalizzazione, al fine di garantire la resistenza, la durezza, la tenacità, la duttilità, la resistenza alla fatica e all’usura dei componenti, preservandone al contempo la stabilità dimensionale. Questi processi di trattamento termico vengono spesso applicati ad applicazioni quali alberi di ingranaggi e alberi/aste di attuatori.
I rivestimenti superficiali rappresentano un’altra categoria di processi che prolungano la durata dei componenti e li proteggono da fattori ambientali quali la corrosione e l’abrasione. Tra questi possono figurare i processi di spruzzatura ad alta velocità con ossigeno-combustibile e al plasma, nonché i rivestimenti organici, ceramici e polimerici applicati a parti quali camicie di combustione e raccordi, pale del compressore e componenti del carrello di atterraggio.
Nel frattempo, alcuni fornitori di trattamenti termici e processi metallurgici, come Bodycote, offrono anche servizi specialistici, quali la pressatura isostatica a caldo (HIP), che utilizza calore e pressione elevati per trasformare il metallo in un solido denso al 100%. Questa tecnica è fondamentale per la realizzazione di componenti ad alta integrità destinati ad applicazioni aerospaziali particolarmente esigenti, quali pale e alette di turbine, staffe e supporti, nonché componenti di interfaccia del carrello di atterraggio.
Progettazione e definizione dei processi
Per quanto riguarda i programmi NPI, in particolare, gli OEM, i produttori di componenti e le aziende specializzate nel trattamento termico e nella finitura superficiale instaurano stretti rapporti tripartiti, spesso già nelle prime fasi del ciclo di progettazione. Queste interazioni nelle fasi iniziali possono apportare un valore aggiunto significativo all’intero ecosistema aerospaziale – dalla progettazione alla consegna e alla manutenzione, riparazione e revisione (MRO) – e sono particolarmente importanti per le piattaforme a lunga durata che possono durare decenni.
Come si concretizzano, quindi, queste relazioni NPI nel mondo reale? Spesso hanno inizio nella fase di progettazione e definizione dei processi. In questa fase, ingegneri, team di metodologia e specialisti della qualità provenienti da tutte e tre le organizzazioni si riuniscono per definire i materiali, i processi e i requisiti di collaudo per uno specifico componente NPI. È necessario definire i risultati chiave del programma, inclusi i requisiti prestazionali, i progetti preliminari dei componenti, le specifiche iniziali e l’identificazione dei materiali e delle proprietà critiche.
Fattibilità e qualificazione
La fase successiva nello sviluppo di un nuovo prodotto (NPI) è quella di fattibilità e qualificazione. In questa fase, il contributo di fornitori specializzati nel settore metallurgico aiuta a ottimizzare i processi, spesso attraverso l’eliminazione di determinati flussi di lavoro relativi alla lavorazione meccanica o alla rettifica. A questo punto, una volta definite le specifiche e i progetti iniziali, i fornitori di componenti – quali aziende di lavorazione meccanica, forgiature e fonderie – li traducono in flussi di lavoro produttivi concreti.
Anche in questo caso, i fornitori di servizi di processo metallurgico svolgono un ruolo importante, contribuendo a verificare la fattibilità, a interpretare i requisiti e a garantire che i componenti vengano prodotti in modo sicuro e coerente. Grazie a capacità complete di collaudo dei materiali e dei processi, i fornitori specializzati possono collaborare con i fornitori di componenti per sviluppare cicli specifici di trattamento termico, profili di temperatura e valori target di durezza superficiale, effettuando al contempo esperimenti di progettazione (Design of Experiments) per ottimizzare i processi.
La prototipazione e le prime prove consentono di instaurare un rapporto di fiducia dal punto di vista tecnico e di individuare i soggetti in grado di supportare il programma durante la fase di industrializzazione. Le prove strutturate e le validazioni di processo, che spesso includono l’analisi della microstruttura, garantiscono al fornitore dei componenti la certezza di una capacità produttiva costante e del rispetto dei requisiti del sistema di qualità.
Passaggio alla produzione in serie
Man mano che il componente entra nella fase di sviluppo, la fase NPI segna il passaggio dagli specialisti di ingegneria e di processo ai team di produzione, con l’attenzione che si sposta sulle prestazioni operative. Gli specialisti dei processi metallurgici contribuiscono a dimostrare la ripetibilità dei processi e il controllo della qualità, sviluppando al contempo tempi di ciclo prevedibili e una pianificazione che garantisca un’esecuzione affidabile, in linea con la pianificazione delle vendite, delle scorte e delle operazioni (SIOP) del cliente.
Ci si aspetta che il fornitore specializzato dimostri una comprovata competenza nelle metodologie di passaggio dalla fase di sviluppo del nuovo prodotto (NPI) alla produzione in serie, garantendo tempi di consegna costanti, risultati precisi in termini di resa e una rigorosa conformità qualitativa, eliminando così il rischio di colli di bottiglia per il produttore dei componenti. Una comunicazione proattiva assicura trasparenza e visibilità sullo stato di avanzamento del progetto.
Nel contempo, vengono messe in atto strategie di produzione efficaci, flessibili e scalabili per supportare una solida pianificazione della capacità produttiva in vista delle fluttuazioni della domanda. I fornitori devono essere in grado di gestire, quando necessario, le richieste dei clienti con “cicli brevi”, spesso andando oltre le aspettative contrattuali. Inoltre, è necessario implementare rigorosi sistemi di tracciabilità e monitoraggio per ottimizzare le prestazioni.
Produzione a lungo termine
Segue poi la produzione a lungo termine. Il successo della produzione in serie dipende dalla capacità dei fornitori di processi metallurgici di integrarsi con i ritmi operativi dei clienti. I grandi fornitori si affidano a sistemi SIOP strutturati e si aspettano che i partner soddisfino i requisiti relativi alle previsioni e alla capacità. I programmi aerospaziali possono protrarsi per molti anni e gli OEM cercano accordi a lungo termine con la catena di fornitura – spesso attraverso strategie a doppio fornitore – basati su impegni di investimento che garantiscano un miglioramento continuo e una crescita della capacità.
I fornitori di trattamenti termici e finiture superficiali devono dimostrare di poter attingere a reti di produzione globali, mantenendo al contempo strategie di backup e mitigazione per rafforzare la resilienza della catena di approvvigionamento e affrontare le preoccupazioni legate alla dipendenza da un unico fornitore. Una comprovata disponibilità a investire in beni strumentali e automazione, al fine di ridurre i costi e migliorare l’efficienza, può garantire un vantaggio sostenibile a lungo termine. Questi fornitori devono disporre delle risorse necessarie per gestire eventuali problemi operativi, garantendo al contempo flessibilità nella scelta dei clienti tra lavorazioni interne ed esterne.
Queste capacità sono fondamentali per garantire la resilienza a lungo termine della catena di approvvigionamento. La flessibilità geografica e le strategie di doppio approvvigionamento riducono il rischio operativo, consentendo di trasferire il lavoro da un sito all’altro quando necessario. Ciò contribuisce a mantenere la continuità operativa, anche durante i picchi di domanda più intensi. I partner metallurgici vengono quindi valutati non solo in base alle loro capacità tecniche, ma anche in termini di scalabilità, ridondanza tra più siti e stabilità dei programmi a lungo termine.
Il potere della collaborazione
Con decenni di esperienza nel settore aerospaziale, Bodycote fornire supporto in tutte le fasi del ciclo di vita dei nuovi prodotti (NPI) e gode di uno status privilegiato presso molte delle principali aziende aerospaziali, tra cui Airbus, BAE Systems, Boeing, Honeywell, Pratt & Whitney e Rolls-Royce.
Team di ingegneri, scienziati e tecnici competenti ed esperti sono in grado di fornire assistenza tecnica nelle fasi di progettazione, collaudo e qualificazione, con servizi che includono la progettazione orientata ai costi, l’interpretazione delle specifiche, la fattibilità ingegneristica, l’ottimizzazione dei test e la preparazione al lancio di nuovi prodotti (NPI).
A sostegno di ciò vi è una rete globale di strutture certificate per il settore aerospaziale che garantisce un’allocazione flessibile delle capacità, ridondanza su più siti e una produzione scalabile nell’ambito dei vari programmi aerospaziali. Questa flessibilità operativa aiuta i clienti a garantire la continuità nonostante i programmi di produzione soggetti a fluttuazioni e i lunghi cicli di vita dei programmi.
In definitiva, i produttori OEM del settore aerospaziale e i fornitori di primo livello sono sempre più alla ricerca di partner strategici nel campo della produzione, come Bodycote aiutare le piattaforme di nuova generazione a spiccare il volo.
Con oltre 10 anni di esperienza nel marketing strategico, nello sviluppo commerciale e nella leadership di mercato, Vanessa ha operato nei settori aerospaziale, della produzione di energia e in altri mercati industriali altamente regolamentati. Ha conseguito un Executive MBA presso l’HEC di Losanna ed è fortemente motivata a contribuire, attraverso le tecnologie avanzate e le capacità produttive, alla creazione di settori industriali più sicuri, resilienti e sostenibili.