Producenci OEM z branży lotniczej oraz dostawcy pierwszego rzędu coraz częściej zwracają się do wyspecjalizowanych partnerów zajmujących się obróbką cieplną i wykańczaniem powierzchni, aby uzyskać szybkie i skalowalne wsparcie na każdym etapie cyklu wprowadzania nowych produktów – twierdzi Vanessa Pfeiffer, dyrektor ds. strategicznego rozwoju rynku w sektorach lotniczym, obronnym i energetycznym.
Producenci z branży lotniczej i kosmicznej znajdują się pod rosnącą presją, by wdrażać nowe platformy bez uszczerbku dla jakości, wydajności, identyfikowalności, kontroli kosztów czy pewności dostaw. W miarę jak programy przechodzą od etapu projektowania i kwalifikacji do fazy industrializacji i produkcji seryjnej, każdy etap procesu musi zapewniać powtarzalną wydajność przy zachowaniu odpowiedniego tempa – zwłaszcza w przypadku komponentów o kluczowym znaczeniu dla bezpieczeństwa, podlegających rygorystycznym specyfikacjom i przeznaczonych do długotrwałej eksploatacji.
Obróbka cieplna i wykończenie powierzchni nadal mają kluczowe znaczenie dla osiągów w przemyśle lotniczym i kosmicznym. Ponieważ nowoczesne silniki i konstrukcje pracują w wyższych temperaturach i poddawane są większym obciążeniom, historia procesów termicznych i metalurgicznych staje się coraz ściślej powiązana z wynikami projektowymi. Dzięki zastosowaniu odpowiednich technik i środków kontroli można konsekwentnie spełniać rygorystyczne wymagania dotyczące trwałości zmęczeniowej, odporności na pełzanie i odporności na pękanie — nie tylko podczas testów, ale również w ramach powtarzalnej produkcji.
Technologie lotnicze i kosmiczne również nieustannie się rozwijają. Coraz większa liczba platform autonomicznych spowoduje wzrost złożoności procesów metalurgicznych. W dalszej przyszłości nowe rozwiązania w dziedzinie lotnictwa, takie jak napęd wodorowy, a być może nawet loty hipersoniczne, spowodują bardziej fundamentalną zmianę, wiążącą się z pojawieniem się nowych materiałów, warunków eksploatacyjnych i mechanizmów awarii.
To sprawia, że przetwórstwo metalurgiczne wykracza daleko poza kolejne etapy produkcji. Dla producentów OEM i dostawców Tier 1 wyspecjalizowane firmy metalurgiczne coraz częściej pełnią rolę strategicznych partnerów w zakresie industrializacji i zapewnienia odporności łańcucha dostaw. Pomagają one ograniczyć ryzyko na etapie od wprowadzenia nowego produktu (NPI) do produkcji seryjnej, zapewnić ciągłość dostaw oraz skalować produkcję na skalę globalną.
Producenci OEM i dostawcy Tier 1 coraz częściej wykraczają poza same techniczne możliwości przetwórcze, przyznając pierwszeństwo partnerom przemysłowym dysponującym siecią produkcyjną o globalnych standardach, możliwościami realizacji wielu procesów, skalowalnymi zdolnościami produkcyjnymi oraz nadmiarowością operacyjną, które zapewniają wsparcie dla zwiększania skali produkcji oraz długoterminową odporność programów.
Dlaczego obróbka cieplna i inżynieria powierzchni mają znaczenie
Przyjrzyjmy się zatem kluczowym podmiotom zaangażowanym w program wprowadzania nowego produktu (NPI) dotyczący komponentu lotniczego wymagającego obróbki cieplnej i/lub powłok powierzchniowych. W procesie tym uczestniczą trzy główne organizacje. Ekosystemy te są kierowane przez producentów oryginalnego wyposażenia (OEM), takich jak Airbus i Boeing, którzy odpowiadają za całość platformy lotniczej, określają wymagania oraz zapewniają zgodność z specyfikacjami. Kolejnym ogniwem jest producent komponentów. Zazwyczaj są to partnerzy łańcucha dostaw poziomu 1 lub 2, którzy pomagają w projektowaniu i produkcji komponentów do głównych systemów, takich jak silniki, podwozia, konstrukcje oraz układy napędowe i sterujące.
Po trzecie, mamy dostawców usług w zakresie obróbki cieplnej i metalurgii. Firmy te często oferują szeroki wachlarz usług. Technologie obróbki cieplnej mogą obejmować utwardzanie powierzchniowe, odpuszczanie, obróbkę rozpuszczającą i starzeniową, wyżarzanie oraz normalizację, co pozwala zapewnić wytrzymałość, twardość, udarność, plastyczność, odporność na zmęczenie i odporność na zużycie elementów, przy jednoczesnym zachowaniu stabilności wymiarowej. Procesy te są często stosowane w takich elementach, jak wały przekładniowe oraz wały i tłoczyska siłowników.
Powłoki powierzchniowe stanowią kolejną grupę procesów, które przedłużają żywotność elementów i chronią je przed czynnikami środowiskowymi, takimi jak korozja i ścieranie. Mogą one obejmować procesy natryskiwania tlenowo-paliwowego z dużą prędkością oraz natryskiwania plazmowego, a także powłoki organiczne, ceramiczne i polimerowe nakładane na elementy takie jak tuleje komory spalania i elementy przejściowe, łopatki sprężarki oraz części podwozia.
Tymczasem niektórzy dostawcy usług w zakresie obróbki cieplnej i procesów metalurgicznych, tacy jak Bodycote, oferują również usługi specjalistyczne, np. gorące prasowanie izostatyczne (HIP), w którym wykorzystuje się wysoką temperaturę i ciśnienie do przekształcenia metalu w ciało stałe o 100% gęstości. Technika ta ma kluczowe znaczenie dla produkcji elementów o wysokiej integralności stosowanych w wymagających zastosowaniach lotniczych i kosmicznych, takich jak łopatki i kierownice turbin, wsporniki i mocowania oraz elementy łączące z podwoziem.
Projektowanie i definiowanie procesów
W szczególności w ramach programów NPI producenci OEM, producenci komponentów oraz wyspecjalizowane firmy zajmujące się obróbką cieplną i wykończeniem powierzchni nawiązują ścisłą trójstronną współpracę, często już na jak najwcześniejszym etapie cyklu projektowego. Ta wczesna współpraca może wnieść znaczną wartość dodaną w całym ekosystemie lotniczo-kosmicznym – od etapu projektowania, poprzez dostawę, aż po obsługę techniczną (MRO) – i ma szczególne znaczenie w przypadku platform o długiej żywotności, które mogą służyć przez dziesiątki lat.
Jak więc wyglądają te relacje związane z wprowadzaniem nowych produktów (NPI) w praktyce? Często zaczynają się one już na etapie projektowania i definiowania procesów. Na tym etapie inżynierowie, zespoły ds. metodologii oraz specjaliści ds. jakości ze wszystkich trzech organizacji spotykają się, aby określić materiały, procesy i wymagania testowe dla konkretnego komponentu w ramach projektu NPI. Należy zdefiniować kluczowe wyniki programu, w tym wymagania eksploatacyjne, wstępne projekty komponentów, początkowe specyfikacje oraz zidentyfikować kluczowe materiały i właściwości.
Wykonalność i kwalifikacja
Kolejnym etapem rozwoju nowego produktu (NPI) jest ocena wykonalności i kwalifikacja. Na tym etapie wkład specjalistycznych dostawców z branży metalurgicznej pomaga usprawnić procesy, często poprzez wyeliminowanie niektórych operacji obróbki skrawaniem lub szlifowania. Na tym etapie, po ustaleniu specyfikacji i wstępnych projektów, dostawcy komponentów – tacy jak firmy zajmujące się obróbką skrawaniem, kuźnie i odlewnie – przekładają je na konkretne procesy produkcyjne.
Również w tym przypadku dostawcy usług w zakresie procesów metalurgicznych odgrywają istotną rolę, pomagając w weryfikacji wykonalności, interpretacji wymagań oraz zapewnieniu bezpiecznej i spójnej produkcji części. Dysponując szerokimi możliwościami w zakresie badań materiałów i procesów, wyspecjalizowani dostawcy mogą współpracować z dostawcami komponentów nad opracowaniem konkretnych cykli obróbki cieplnej, profili temperaturowych oraz docelowych wartości twardości powierzchniowej, przeprowadzając jednocześnie analizę eksperymentalną (DOE) w celu optymalizacji procesów.
Tworzenie prototypów i wczesne testy budują zaufanie do rozwiązań technicznych oraz pozwalają ustalić, kto będzie w stanie wspierać program na etapie wdrażania do produkcji seryjnej. Ustrukturyzowane testy i walidacje procesów, często obejmujące analizę mikrostruktury, dają dostawcy komponentów pewność co do jego zdolności do utrzymania stałej jakości produkcji oraz zgodności z systemem jakości.
Przejście do produkcji seryjnej
W miarę jak część wkracza w fazę rozwoju, etap NPI oznacza przejście od specjalistów ds. inżynierii i procesów do zespołów produkcyjnych, a nacisk przenosi się na wydajność operacyjną. Specjaliści ds. procesów metalurgicznych pomagają wykazać powtarzalność procesów i zapewnić kontrolę jakości, opracowując jednocześnie przewidywalne czasy cyklu i harmonogramy, które gwarantują niezawodną realizację zgodną z planowaniem sprzedaży, zapasów i operacji (SIOP) klienta.
Oczekuje się, że wyspecjalizowany dostawca wykaże się sprawdzoną wiedzą specjalistyczną w zakresie metodologii przekazywania projektów z fazy NPI do produkcji seryjnej, co pozwoli zapewnić stałe czasy realizacji, dokładne wyniki w zakresie wydajności oraz rygorystyczną zgodność z normami jakości, eliminując w ten sposób ryzyko wystąpienia wąskich gardeł u producenta komponentów. Proaktywna komunikacja gwarantuje przejrzystość i wgląd w postępy projektu.
Jednocześnie wdrażane są skuteczne, elastyczne i skalowalne strategie produkcyjne, które mają na celu zapewnienie solidnego planowania mocy produkcyjnych w obliczu wahań popytu. Dostawcy muszą być przygotowani do sprostania wymaganiom klientów w zakresie „krótkich cykli” w razie potrzeby, często wykraczając poza oczekiwania wynikające z umów. Ponadto w celu optymalizacji wydajności konieczne jest wdrożenie rygorystycznych systemów identyfikowalności i monitorowania.
Produkcja długoterminowa
Kolejnym etapem jest produkcja długoterminowa. Sukces pełnej produkcji seryjnej zależy od tego, jak dobrze dostawcy procesów metalurgicznych potrafią dostosować się do rytmu pracy klientów. Duzi dostawcy opierają się na ustrukturyzowanych systemach SIOP i oczekują od partnerów spełnienia wymagań dotyczących prognoz i zdolności produkcyjnych. Programy lotnicze mogą trwać wiele lat, a producenci OEM dążą do zawarcia długoterminowych umów z łańcuchem dostaw – często w ramach strategii opartej na dwóch dostawcach – opartych na zobowiązaniach inwestycyjnych, które zapewniają ciągłe doskonalenie i wzrost zdolności produkcyjnych.
Firmy zajmujące się obróbką cieplną i wykańczaniem powierzchni muszą wykazać się dostępem do globalnych sieci produkcyjnych, jednocześnie stosując strategie awaryjne i ograniczające ryzyko w celu zwiększenia odporności łańcucha dostaw oraz rozwiązania problemów związanych z uzależnieniem od jednego dostawcy. Sprawdzona gotowość do inwestowania w wyposażenie kapitałowe i automatyzację w celu obniżenia kosztów i zwiększenia wydajności może zapewnić trwałą, długoterminową przewagę. Dostawcy ci muszą dysponować zasobami umożliwiającymi radzenie sobie z wszelkimi problemami operacyjnymi, zapewniając jednocześnie elastyczność w zakresie wyboru proporcji między przetwarzaniem wewnętrznym a zewnętrznym u klientów.
Te możliwości mają kluczowe znaczenie dla długoterminowej odporności łańcucha dostaw. Elastyczność geograficzna i strategie oparte na dwóch źródłach dostaw ograniczają ryzyko operacyjne, umożliwiając w razie potrzeby przenoszenie zadań między zakładami. Pomaga to zachować ciągłość działania nawet podczas najsilniejszych skoków popytu. Partnerzy z branży metalurgicznej są zatem oceniani nie tylko pod kątem możliwości technicznych, ale także skalowalności, nadmiarowości w wielu lokalizacjach oraz długoterminowej stabilności realizacji programów.
Siła partnerstwa
Dzięki wieloletniemu doświadczeniu w branży lotniczej Bodycote zapewnić wsparcie na wszystkich etapach cyklu życia nowych produktów (NPI) i cieszy się statusem preferowanego dostawcy wśród wielu czołowych przedsiębiorstw z branży lotniczej, w tym Airbusa, BAE Systems, Boeinga, Honeywella, Pratt & Whitney oraz Rolls-Royce’a.
Kompetentne i doświadczone zespoły inżynierów, naukowców i techników mogą zapewnić wsparcie techniczne na etapach projektowania, testowania i kwalifikacji, oferując usługi obejmujące projektowanie pod kątem kosztów, interpretację specyfikacji, ocenę wykonalności technicznej, optymalizację testów oraz przygotowanie do wprowadzenia nowego produktu na rynek (NPI).
Wsparciem dla tego podejścia jest globalna sieć zakładów posiadających certyfikaty dla przemysłu lotniczego, która umożliwia elastyczne przydzielanie mocy produkcyjnych, zapewnienie nadmiarowości w wielu lokalizacjach oraz skalowalną produkcję w ramach różnych programów lotniczych. Ta elastyczność operacyjna pomaga klientom zachować ciągłość działania pomimo zmiennych harmonogramów produkcji i długich cykli życia programów.
Ostatecznie producenci OEM z branży lotniczej i kosmicznej oraz dostawcy pierwszego rzędu coraz częściej poszukują strategicznych partnerów produkcyjnych, takich jak Bodycote pomogą platformom nowej generacji wzbić się w przestworza.
Dzięki ponad 10-letniemu doświadczeniu w dziedzinie marketingu strategicznego, rozwoju biznesowego i budowania pozycji lidera na rynku Vanessa pracowała w branżach lotniczej i kosmicznej, energetycznej oraz na innych ściśle regulowanych rynkach przemysłowych. Posiada tytuł Executive MBA uzyskany w HEC Lausanne, a jej pasją jest wspieranie rozwoju zaawansowanych technologii i możliwości produkcyjnych w celu tworzenia bezpieczniejszych, bardziej odpornych i zrównoważonych gałęzi przemysłu.
Artykuł ten ukazał się po raz pierwszy w magazynie „The Monty”