OEM’s en Tier 1-leveranciers in de lucht- en ruimtevaart doen steeds vaker een beroep op gespecialiseerde partners op het gebied van warmtebehandeling en oppervlakteafwerking voor snelle en schaalbare ondersteuning gedurende de gehele levenscyclus van de introductie van nieuwe producten, aldus Vanessa Pfeiffer, directeur Strategische Marktontwikkeling Lucht- en Ruimtevaart, Defensie & Energie
Lucht- en ruimtevaartfabrikanten staan onder toenemende druk om nieuwe platforms op te schalen zonder dat dit ten koste gaat van kwaliteit, capaciteit, traceerbaarheid, kostenbeheersing of leveringszekerheid. Naarmate programma’s de overgang maken van ontwerp en kwalificatie naar industrialisatie en volschaalproductie, moet elke processtap in staat zijn om in hoog tempo herhaalbare prestaties te leveren – met name wanneer onderdelen veiligheidskritisch zijn, aan strenge specificaties moeten voldoen en bedoeld zijn voor een lange levensduur.
Warmtebehandeling en oppervlakteafwerking blijven van cruciaal belang voor de prestaties in de lucht- en ruimtevaart. Aangezien moderne motoren en constructies bij hogere temperaturen en onder grotere belastingen werken, raakt de thermische en metallurgische procesgeschiedenis steeds nauwer verweven met de ontwerpresultaten. Met de juiste technieken en controles kunnen de strenge eisen op het gebied van vermoeidheidslevensduur, kruipweerstand en breuktaaiheid consistent worden vervuld — niet alleen tijdens proeven, maar ook bij herhaalbare productie.
Ook de lucht- en ruimtevaarttechnologieën zijn voortdurend in ontwikkeling. Meer autonome platforms zullen de complexiteit van de metallurgische verwerking vergroten. Op langere termijn zullen nieuwe vliegmogelijkheden, zoals waterstofaandrijving en mogelijk zelfs hypersonische vluchten, een meer fundamentele verschuiving teweegbrengen door nieuwe materialen, omgevingen en faalmechanismen.
Daardoor omvat de metallurgische verwerking veel meer dan alleen de verdere productiestappen. Voor OEM’s en Tier 1-leveranciers fungeren gespecialiseerde metallurgische dienstverleners steeds vaker als strategische partners voor industrialisatie en veerkracht van de toeleveringsketen. Zij helpen de risico’s te beperken tijdens het traject van de introductie van een nieuw product (NPI) tot de serieproductie, zorgen voor continuïteit in de levering en maken het mogelijk de productie wereldwijd op te schalen.
OEM’s en Tier 1-leveranciers kijken steeds vaker verder dan alleen technische verwerkingscapaciteit en geven de voorkeur aan industriële partners met wereldwijd gekwalificeerde productienetwerken, de mogelijkheid om meerdere processen uit te voeren, schaalbare capaciteit en operationele redundantie, ter ondersteuning van de opschaling van de productie en de veerkracht van programma’s op de lange termijn.
Waarom warmtebehandeling en oppervlaktebehandeling belangrijk zijn
Laten we dus eens kijken naar de belangrijkste belanghebbenden in het NPI-programma voor een lucht- en ruimtevaartcomponent waarvoor warmtebehandeling en/of oppervlaktecoatings nodig zijn. Er zijn drie primaire organisaties bij betrokken. Deze ecosystemen worden aangestuurd door Original Equipment Manufacturers (OEM’s) zoals Airbus en Boeing, die verantwoordelijk zijn voor het totale lucht- en ruimtevaartplatform, het vaststellen van eisen en het waarborgen dat aan de specificaties wordt voldaan. Vervolgens is er de componentfabrikant. Meestal zijn dit Tier 1- of Tier 2-partners in de toeleveringsketen die helpen bij het ontwerpen en bouwen van componenten voor belangrijke systemen, zoals motoren, landingsgestellen, structuren en aandrijf- en besturingssystemen.
Ten derde zijn er de leveranciers van warmtebehandelings- en metallurgische diensten. Deze bedrijven bieden vaak een breed scala aan diensten aan. Warmtebehandelingstechnieken omvatten onder meer oppervlakteharding, ontlaten, oplossings- en verouderingsbehandelingen, gloeien en normaliseren, om de sterkte, hardheid, taaiheid, ductiliteit, vermoeiingsweerstand en slijtvastheid van onderdelen te waarborgen, met behoud van maatvastheid. Deze warmtebehandelingsprocessen worden vaak toegepast op onderdelen zoals tandwielassen en aandrijfassen/-stangen.
Oppervlaktecoatings vormen een andere reeks processen die de levensduur van onderdelen verlengen en deze beschermen tegen omgevingsfactoren zoals corrosie en slijtage. Hieronder vallen onder meer hogesnelheids-zuurstof-brandstof- en plasmaspuitprocessen, evenals organische, keramische en polymeercoatings die worden aangebracht op onderdelen zoals verbrandingsvoeringen en overgangen, compressorbladen en onderdelen van het landingsgestel.
Ondertussen bieden sommige leveranciers van warmtebehandelingen en metallurgische processen, zoals Bodycote, ook gespecialiseerde diensten aan, zoals Hot Isostatic Pressing (HIP), waarbij met behulp van hoge temperaturen en druk metaal wordt omgezet in een 100% dichte vaste stof. Deze techniek is van cruciaal belang voor onderdelen met een hoge integriteit in veeleisende lucht- en ruimtevaarttoepassingen, zoals turbinebladen en -schoepen, beugels en bevestigingen, en onderdelen voor de aansluiting op het landingsgestel.
Ontwerp en procesdefinitie
Met name bij NPI-programma’s gaan OEM’s, onderdelenfabrikanten en gespecialiseerde bedrijven op het gebied van warmtebehandeling en oppervlakteafwerking nauwe driepartijenrelaties aan, vaak al in een zo vroeg mogelijk stadium van de ontwerpcyclus. Deze interacties in een vroeg stadium kunnen aanzienlijke meerwaarde opleveren voor het gehele lucht- en ruimtevaartecosysteem – van ontwerp tot levering en MRO – en zijn met name van belang voor platforms met een lange levensduur die tientallen jaren mee kunnen gaan.
Hoe zien die NPI-samenwerkingsverbanden er in de praktijk uit? Vaak beginnen ze al in de ontwerpfase en bij het vaststellen van de processen. Hier komen ingenieurs, methodeteams en kwaliteitsspecialisten van alle drie de organisaties bijeen om de materialen, processen en testvereisten voor een specifiek NPI-onderdeel vast te stellen. Belangrijke programmadoelstellingen moeten worden gedefinieerd, waaronder prestatie-eisen, voorlopige ontwerpen van onderdelen, initiële specificaties en de identificatie van kritieke materialen en eigenschappen.
Haalbaarheid en kwalificatie
De volgende fase in de ontwikkeling van nieuwe producten (NPI) is de haalbaarheids- en kwalificatiefase. Hier helpt de inbreng van gespecialiseerde metallurgische dienstverleners om processen te stroomlijnen, vaak door bepaalde bewerkings- of slijpwerkzaamheden overbodig te maken. Op dit moment, nu de specificaties en de eerste ontwerpen vastliggen, zetten leveranciers van onderdelen, zoals verspaningsbedrijven, smeedbedrijven en gieterijen, deze om in concrete productiewerkprocessen.
Ook hier spelen aanbieders van metallurgische processen een belangrijke rol: zij helpen bij het beoordelen van de haalbaarheid, het interpreteren van de eisen en het waarborgen dat onderdelen veilig en consistent worden geproduceerd. Met uitgebreide testmogelijkheden voor materialen en processen kunnen gespecialiseerde aanbieders samenwerken met leveranciers van componenten om specifieke warmtebehandelingscycli, temperatuurprofielen en streefwaarden voor oppervlaktehardheid te ontwikkelen, terwijl ze tegelijkertijd experimentontwerpen uitvoeren om de processen te optimaliseren.
Prototyping en vroege proeven zorgen voor technisch vertrouwen en bepalen wie in staat is om het programma tijdens de industrialisatie te ondersteunen. Gestructureerde proeven en procesvalidaties, waarbij vaak ook microstructuuranalyses worden uitgevoerd, geven de leverancier van onderdelen het vertrouwen dat hij over een consistente productiecapaciteit beschikt en voldoet aan de eisen van het kwaliteitssysteem.
Overgang naar serieproductie
Naarmate het onderdeel de ontwikkelingsfase ingaat, markeert de NPI-fase een overgang van engineering- en processpecialisten naar productieteams, waarbij de focus verschuift naar operationele prestaties. Metallurgische processpecialisten helpen bij het aantonen van de herhaalbaarheid van het proces en de kwaliteitscontrole, terwijl ze voorspelbare cyclustijden en planningen ontwikkelen voor een betrouwbare uitvoering die aansluit bij de verkoop-, voorraad- en operationele planning (SIOP) van de klant.
Hiervan wordt verwacht dat de gespecialiseerde dienstverlener aantoonbare expertise heeft op het gebied van methodieken voor de overdracht van NPI naar serieproductie, wat resulteert in consistente doorlooptijden, nauwkeurige opbrengstcijfers en strikte naleving van kwaliteitsnormen, waardoor het risico op knelpunten voor de onderdelenfabrikant wordt weggenomen. Proactieve communicatie zorgt voor transparantie en inzicht in de voortgang van het project.
Tegelijkertijd worden er effectieve, flexibele en schaalbare productiestrategieën ingevoerd om een gedegen capaciteitsplanning bij schommelingen in de vraag te ondersteunen. Leveranciers moeten in staat zijn om waar nodig aan de „korte cyclus“-eisen van klanten te voldoen, waarbij ze vaak verder gaan dan wat contractueel is overeengekomen. Daarnaast moeten er strenge traceerbaarheids- en monitoringmaatregelen worden ingevoerd om de prestaties te optimaliseren.
Productie op lange termijn
Vervolgens komt de productie op lange termijn. Het succes van de volledige serieproductie hangt af van de mate waarin leveranciers van metallurgische processen zich kunnen aanpassen aan het operationele ritme van de klanten. Grote leveranciers vertrouwen op gestructureerde SIOP-systemen en verwachten van hun partners dat zij voldoen aan de prognoses en capaciteitseisen. Lucht- en ruimtevaartprogramma’s kunnen vele jaren duren, en OEM’s streven naar langetermijnovereenkomsten met de toeleveringsketen – vaak via strategieën met twee leveranciers – op basis van investeringsverplichtingen die zorgen voor voortdurende verbetering en capaciteitsgroei.
Bedrijven die zich bezighouden met warmtebehandeling en oppervlakteafwerking moeten aantonen dat ze toegang hebben tot wereldwijde productienetwerken, en tegelijkertijd back-up- en risicobeperkende strategieën hanteren om de veerkracht van de toeleveringsketen te vergroten en bezorgdheden over afhankelijkheid van één leverancier weg te nemen. Een bewezen bereidheid om te investeren in kapitaalgoederen en automatisering om kosten te verlagen en de efficiëntie te verhogen, kan een duurzaam voordeel op de lange termijn opleveren. Deze leveranciers moeten over de nodige middelen beschikken om eventuele operationele problemen op te lossen, en tegelijkertijd flexibiliteit bieden wat betreft de verhouding tussen interne en externe verwerking bij klanten.
Deze capaciteiten zijn van cruciaal belang voor de veerkracht van de toeleveringsketen op de lange termijn. Geografische flexibiliteit en strategieën met dubbele bevoorradingsbronnen verminderen het operationele risico, waardoor werkzaamheden indien nodig tussen vestigingen kunnen worden overgeheveld. Dit draagt bij aan het behoud van de continuïteit, zelfs tijdens de meest extreme pieken in de vraag. Metallurgische partners worden daarom niet alleen beoordeeld op hun technische capaciteiten, maar ook op schaalbaarheid, redundantie tussen meerdere vestigingen en de stabiliteit van programma’s op de lange termijn.
De kracht van samenwerking
Met tientallen jaren ervaring in de lucht- en ruimtevaartsector Bodycote ondersteuning bieden in alle fasen van de NPI-levenscyclus en geniet het een bevoorrechte positie bij tal van grote lucht- en ruimtevaartbedrijven, waaronder Airbus, BAE Systems, Boeing, Honeywell, Pratt & Whitney en Rolls-Royce.
Deskundige en ervaren teams van ingenieurs, wetenschappers en technici kunnen technische ondersteuning bieden tijdens de ontwerp-, test- en kwalificatiefasen, met diensten zoals ‘design-to-cost’, interpretatie van specificaties, technische haalbaarheid, testoptimalisatie en voorbereiding op nieuwe productintroducties (NPI).
Dit wordt ondersteund door een wereldwijd netwerk van voor de lucht- en ruimtevaart goedgekeurde faciliteiten, dat zorgt voor een flexibele capaciteitstoewijzing, redundantie over meerdere locaties en schaalbare productie binnen lucht- en ruimtevaartprogramma’s. Deze operationele flexibiliteit helpt klanten om de continuïteit te waarborgen bij wisselende productieschema’s en lange programmalevenscycli.
Uiteindelijk zijn OEM’s en Tier 1-leveranciers in de lucht- en ruimtevaart steeds vaker op zoek naar strategische productiepartners zoals Bodycote de volgende generatie platforms te helpen de lucht in te gaan.
Met meer dan 10 jaar ervaring op het gebied van strategische marketing, bedrijfsontwikkeling en marktleiderschap heeft Vanessa gewerkt in de lucht- en ruimtevaart, de energieopwekking en andere streng gereguleerde industriële markten. Ze heeft een Executive MBA van HEC Lausanne behaald en zet zich met veel enthousiasme in om geavanceerde technologieën en productiecapaciteiten te helpen bij het creëren van veiligere, veerkrachtigere en duurzamere industrieën.