A cewar SmarTech, wani kamfanin ba da shawara kan fasahar masana'antu, fannin sararin samaniya shine na biyu mafi girma a masana'antar da ke samar da ƙarin kayan aiki (AM), wanda ke biye da magani kawai. Duk da haka, har yanzu akwai rashin sanin yuwuwar kera kayan aiki masu ƙarawa na yumbu a cikin saurin kera kayan aikin sararin samaniya, ƙaruwar sassauci da ingancin farashi. AM na iya samar da sassa masu ƙarfi da sauƙi cikin sauri da kuma dorewa - rage farashin aiki, rage haɗa hannu da hannu, da inganta inganci da aiki ta hanyar ƙira da aka ƙera ta hanyar ƙira, ta haka rage nauyin jirgin. Bugu da ƙari, fasahar kera kayan aiki masu ƙarawa tana ba da iko mai girma na sassan da aka gama don fasalulluka waɗanda ba su wuce microns 100 ba.
Duk da haka, kalmar yumbu na iya haifar da kuskuren fahimta game da karyewar abu. A zahiri, yumbu da aka ƙera da ƙari yana samar da sassa masu sauƙi, masu ƙarfi da ƙarfi mai girma, tauri, da juriya ga kewayon zafin jiki mai faɗi. Kamfanonin da ke neman ci gaba suna komawa ga sassan ƙera yumbu, gami da bututun ƙarfe da propellers, insulators na lantarki da ruwan turbine.
Misali, alumina mai tsafta tana da tauri mai yawa, kuma tana da juriya mai ƙarfi ga tsatsa da kuma yanayin zafi. Abubuwan da aka yi da alumina suma suna hana iska shiga cikin iska a yanayin zafi mai yawa da aka saba gani a tsarin sararin samaniya.
Tukwanen da aka yi da zirconia na iya biyan buƙatun kayan aiki da yawa da kuma matsin lamba mai yawa, kamar su ƙera ƙarfe mai ƙarfi, bawuloli da bearings. Tukwanen da aka yi da silicon nitride suna da ƙarfi mai yawa, ƙarfi mai yawa da kuma juriyar girgizar zafi mai kyau, da kuma juriyar sinadarai masu kyau ga tsatsa na nau'ikan acid, alkalis da ƙarfe mai narkewa. Ana amfani da silicon nitride don insulators, impellers, da eriya masu ƙarancin dielectric masu zafi.
Tukwane masu hade-hade suna ba da halaye da dama masu kyau. Tukwane masu tushen silicon da aka ƙara da alumina da zircon sun tabbatar da yin aiki mai kyau a cikin kera simintin lu'ulu'u guda ɗaya don ruwan wukake na turbine. Wannan saboda tsakiyar yumbu da aka yi da wannan kayan yana da ƙarancin faɗaɗa zafi har zuwa 1,500°C, babban porosity, ingantaccen ingancin saman da kuma kyakkyawan juyewa. Buga waɗannan tsakiya na iya samar da ƙirar turbine waɗanda za su iya jure yanayin zafi mafi girma da kuma ƙara ingancin injin.
An san cewa yin allurar ƙera ko ƙera yumbu yana da matuƙar wahala, kuma ƙera yana ba da damar shiga sassan da ake ƙera su kaɗan. Siffofi kamar siraran bango suma suna da wahalar yin ƙera su.
Duk da haka, Lithoz yana amfani da masana'antar yumbu mai tushen lithography (LCM) don ƙera kayan yumbu na 3D masu tsari mai tsari.
Farawa daga samfurin CAD, cikakkun bayanai ana canja wurin su ta hanyar dijital zuwa firintar 3D. Sannan a shafa foda na yumbu da aka tsara daidai a saman mazubi mai haske. Ana nutsar da dandamalin gini mai motsi a cikin laka sannan a fallasa shi ga haske mai gani daga ƙasa. Ana samar da hoton Layer ta hanyar na'urar madubi ta dijital (DMD) tare da tsarin hasashe. Ta hanyar maimaita wannan tsari, ana iya samar da ɓangaren kore mai girma uku mai layi-layi-layi. Bayan maganin zafi, ana cire maƙallin kuma ana haɗa sassan kore ta hanyar tsarin dumama na musamman - don samar da ɓangaren yumbu mai kauri gaba ɗaya tare da kyawawan halayen injiniya da ingancin saman.
Fasahar LCM tana samar da tsari mai inganci, mai araha kuma mai sauri don saka hannun jari a cikin kayan injin turbine - ta hanyar shawo kan masana'antar mold mai tsada da wahala da ake buƙata don ƙera allura da kuma ƙin kakin zuma da aka rasa.
LCM kuma zai iya cimma tsare-tsare waɗanda ba za a iya cimma su ta wasu hanyoyi ba, yayin da yake amfani da ƙarancin kayan aiki fiye da sauran hanyoyi.
Duk da babban ƙarfin kayan yumbu da fasahar LCM, har yanzu akwai gibi tsakanin masana'antun kayan aiki na asali na AM (OEM) da masu tsara sararin samaniya.
Ɗaya daga cikin dalilan na iya zama juriya ga sabbin hanyoyin kera kayayyaki a masana'antu waɗanda ke da ƙa'idodin aminci da inganci. Kera jiragen sama yana buƙatar hanyoyin tabbatarwa da cancanta da yawa, da kuma gwaji mai zurfi da tsauri.
Wani cikas kuma ya haɗa da yarda cewa bugu na 3D ya fi dacewa da yin samfurin sau ɗaya kawai cikin sauri, maimakon duk wani abu da za a iya amfani da shi a sararin samaniya. Kuma, wannan rashin fahimta ne, kuma an tabbatar da cewa ana amfani da sassan yumbu da aka buga ta 3D wajen samar da kayayyaki da yawa.
Misali shine ƙera ruwan wukake na turbine, inda tsarin AM serami ke samar da tsakiya guda ɗaya na crystal (SX), da kuma ƙarfin simintin hanya (DS) da kuma ruwan wukake na superalloy na equiaxed (EX). Ana iya samar da tsakiya masu tsarin reshe mai rikitarwa, bango da yawa da gefuna masu biye da juna ƙasa da 200μm cikin sauri da tattalin arziki, kuma sassan ƙarshe suna da daidaiton girma mai daidaito da kuma kyakkyawan kammala saman.
Inganta sadarwa zai iya haɗa masu tsara jiragen sama da AM OEMs tare da amincewa da sassan yumbu da aka ƙera ta amfani da LCM da sauran fasahohi. Fasaha da ƙwarewa suna nan. Yana buƙatar canza hanyar tunani daga AM don R&D da prototyping, kuma ya gan shi a matsayin hanyar ci gaba ga manyan aikace-aikacen kasuwanci.
Baya ga ilimi, kamfanonin jiragen sama na iya saka lokaci a cikin ma'aikata, injiniyanci, da gwaji. Dole ne masana'antun su saba da ƙa'idodi da hanyoyi daban-daban don kimanta yumbu, ba ƙarfe ba. Misali, manyan ƙa'idodin ASTM guda biyu na Lithoz don yumbu na tsari sune ASTM C1161 don gwajin ƙarfi da ASTM C1421 don gwajin ƙarfi. Waɗannan ƙa'idodi sun shafi yumbu da aka samar ta kowace hanya. A cikin kera ƙarin yumbu, matakin bugawa hanya ce kawai ta ƙirƙira, kuma sassan suna fuskantar irin wannan sintering kamar yumbu na gargajiya. Saboda haka, ƙaramin tsarin sassan yumbu zai yi kama da injinan gargajiya.
Dangane da ci gaba da ci gaban kayayyaki da fasaha, za mu iya cewa da tabbaci cewa masu zane za su sami ƙarin bayanai. Za a haɓaka sabbin kayan yumbu kuma a keɓance su bisa ga takamaiman buƙatun injiniya. Sassan da aka yi da yumbu na AM za su kammala tsarin ba da takardar shaida don amfani a sararin samaniya. Kuma za su samar da ingantattun kayan aikin ƙira, kamar ingantaccen software na ƙira.
Ta hanyar haɗin gwiwa da ƙwararrun masana fasaha na LCM, kamfanonin sararin samaniya za su iya gabatar da tsarin AM na yumbu a cikin gida - rage lokaci, rage farashi, da kuma ƙirƙirar damammaki don haɓaka haƙƙin mallakar fasaha na kamfanin. Tare da hangen nesa da tsare-tsare na dogon lokaci, kamfanonin sararin samaniya waɗanda ke saka hannun jari a fasahar yumbu za su iya samun fa'idodi masu yawa a cikin dukkan fayil ɗin samarwa a cikin shekaru goma masu zuwa da kuma bayan haka.
Ta hanyar ƙulla haɗin gwiwa da AM Ceramics, masana'antun kayan aikin sararin samaniya na asali za su samar da abubuwan da ba a taɓa tunanin su ba a da.
About the author: Shawn Allan is the vice president of additive manufacturing expert Lithoz. You can contact him at sallan@lithoz-america.com.
Shawn Allan zai yi magana kan wahalhalun da ake fuskanta wajen isar da fa'idodin ƙera ƙarin kayan yumbu yadda ya kamata a bikin baje kolin Ceramics Expo da ke Cleveland, Ohio a ranar 1 ga Satumba, 2021.
Duk da cewa ci gaban tsarin jiragen sama masu saurin gaske ya wanzu tsawon shekaru da dama, yanzu ya zama babban fifiko ga tsaron ƙasar Amurka, wanda hakan ya kawo wannan fanni cikin yanayi na ci gaba da sauyi cikin sauri. A matsayinsa na wani fanni na musamman na fannoni daban-daban, ƙalubalen shine neman ƙwararru masu ƙwarewa da ake buƙata don haɓaka ci gabansa. Duk da haka, idan babu isassun ƙwararru, yana haifar da gibin kirkire-kirkire, kamar sanya ƙira don kera kayayyaki (DFM) a farko a matakin bincike da haɓaka fasaha, sannan ya zama gibin masana'antu lokacin da lokaci ya kure don yin canje-canje masu inganci.
Ƙungiyar haɗin gwiwa, kamar sabuwar ƙungiyar haɗin gwiwa ta Jami'a don Aiwatar da Hypersonics (UCAH), tana samar da yanayi mai mahimmanci don haɓaka baiwar da ake buƙata don haɓaka fagen. Dalibai za su iya yin aiki kai tsaye tare da masu bincike na jami'a da ƙwararrun masana'antu don haɓaka fasaha da haɓaka bincike mai mahimmanci.
Duk da cewa UCAH da sauran ƙungiyoyin tsaro sun ba wa membobi izinin shiga ayyukan injiniya iri-iri, dole ne a yi ƙarin aiki don haɓaka baiwa daban-daban da ƙwarewa, tun daga ƙira zuwa haɓaka kayan aiki da zaɓi zuwa bita kan masana'antu.
Domin samar da ƙarin fa'ida a fannin, ƙungiyar jami'o'i dole ne ta sanya ci gaban ma'aikata ya zama fifiko ta hanyar daidaita buƙatun masana'antu, shigar da membobi cikin binciken da ya dace da masana'antu, da kuma saka hannun jari a cikin shirin.
Lokacin da ake mayar da fasahar hypersonic zuwa manyan ayyukan masana'antu, gibin ƙwarewar aiki na injiniya da masana'antu da ake da shi shine babban ƙalubale. Idan bincike na farko bai wuce wannan kwarin mutuwa da aka yi wa lakabi da shi ba - gibin da ke tsakanin bincike da ci gaba da masana'antu, da kuma manyan ayyuka da yawa sun gaza - to mun rasa mafita mai dacewa kuma mai yiwuwa.
Masana'antar masana'antu ta Amurka na iya hanzarta saurin supersonic, amma haɗarin faɗuwa a baya shine faɗaɗa girman ma'aikata don daidaitawa. Saboda haka, gwamnati da ƙungiyar ci gaban jami'o'i dole ne su haɗu da masana'antun don aiwatar da waɗannan tsare-tsaren.
Masana'antar ta fuskanci gibin ƙwarewa tun daga bitar masana'antu zuwa dakunan gwaje-gwaje na injiniya - waɗannan gibin za su faɗaɗa ne kawai yayin da kasuwar hypersonic ke ƙaruwa. Fasahar zamani tana buƙatar ma'aikata masu tasowa don faɗaɗa ilimi a fagen.
Aikin Hypersonic ya ƙunshi sassa daban-daban na kayan aiki da tsare-tsare daban-daban, kuma kowane yanki yana da nasa ƙalubalen fasaha. Suna buƙatar cikakken ilimi, kuma idan ƙwarewar da ake buƙata ba ta nan, wannan na iya haifar da cikas ga ci gaba da samarwa. Idan ba mu da isassun mutane don kula da aikin, ba zai yiwu mu ci gaba da biyan buƙatun samar da kayayyaki masu sauri ba.
Misali, muna buƙatar mutanen da za su iya gina samfurin ƙarshe. UCAH da sauran ƙungiyoyin haɗin gwiwa suna da mahimmanci don haɓaka masana'antu na zamani da kuma tabbatar da cewa an haɗa ɗaliban da ke da sha'awar rawar da masana'antu ke takawa. Ta hanyar ƙoƙarin haɓaka ma'aikata masu himma, masana'antar za ta iya ci gaba da samun fa'ida a cikin shirye-shiryen jirgin sama masu tsauri a cikin 'yan shekaru masu zuwa.
Ta hanyar kafa UCAH, Ma'aikatar Tsaro tana ƙirƙirar dama don ɗaukar hanyar da ta fi mai da hankali kan gina ƙwarewa a wannan fanni. Dole ne dukkan membobin haɗin gwiwa su yi aiki tare don horar da ƙwarewar ɗaliban ta yadda za mu iya ginawa da kuma kula da ci gaban bincike da kuma faɗaɗa shi don samar da sakamakon da ƙasarmu ke buƙata.
Ƙungiyar NASA Advanced Composites Alliance da aka rufe yanzu misali ne na nasarar ƙoƙarin haɓaka ma'aikata. Ingancinta sakamakon haɗa aikin bincike da haɓaka fasaha da sha'awar masana'antu ne, wanda ke ba da damar ƙirƙira ya faɗaɗa a duk faɗin yanayin ci gaba. Shugabannin masana'antu sun yi aiki kai tsaye tare da NASA da jami'o'i kan ayyuka na tsawon shekaru biyu zuwa huɗu. Duk membobin sun haɓaka ilimin ƙwararru da gogewa, sun koyi yin aiki tare a cikin yanayi mara gasa, kuma sun horar da ɗaliban kwaleji don haɓaka don haɓaka manyan 'yan wasan masana'antu a nan gaba.
Wannan nau'in haɓaka ma'aikata yana cike gibin da ke cikin masana'antar kuma yana ba wa ƙananan 'yan kasuwa damar yin kirkire-kirkire cikin sauri da kuma faɗaɗa fagen don cimma ƙarin ci gaba - wanda zai haifar da ci gaba ga shirye-shiryen tsaron ƙasa da tattalin arziki na Amurka.
Haɗin gwiwar jami'o'i ciki har da UCAH muhimman kadarori ne a fannin tsaro da kuma fannin yaƙi da tsattsauran ra'ayi. Duk da cewa bincikensu ya haɓaka sabbin kirkire-kirkire, babban darajarsu ta ta'allaka ne da ikonsu na horar da tsararrakin ma'aikata na gaba. Yanzu ƙungiyar tana buƙatar ba da fifiko ga saka hannun jari a cikin irin waɗannan tsare-tsare. Ta hanyar yin hakan, za su iya taimakawa wajen haɓaka nasarar dogon lokaci na sabbin kirkire-kirkire masu tsattsauran ra'ayi.
About the author: Kim Caldwell leads Spirit AeroSystems’ R&D program as a senior manager of portfolio strategy and collaborative R&D. In her role, Caldwell also manages relationships with defense and government organizations, universities, and original equipment manufacturers to further develop strategic initiatives to develop technologies that drive growth. You can contact her at kimberly.a.caldwell@spiritaero.com.
Masu kera kayayyaki masu sarkakiya da aka ƙera sosai (kamar kayan aikin jirgin sama) suna da niyyar cimma burinsu a kowane lokaci. Babu wurin yin amfani da su.
Saboda samar da jiragen sama yana da matuƙar rikitarwa, dole ne masana'antun su kula da tsarin inganci a hankali, su mai da hankali sosai ga kowane mataki. Wannan yana buƙatar fahimtar yadda ake sarrafawa da daidaitawa da matsalolin samar da kayayyaki masu ƙarfi, inganci, aminci, da sarkar samar da kayayyaki yayin da ake cika buƙatun ƙa'idoji.
Saboda abubuwa da yawa suna shafar isar da kayayyaki masu inganci, yana da wuya a sarrafa odar samarwa masu rikitarwa da ke canzawa akai-akai. Tsarin inganci dole ne ya kasance mai ƙarfi a kowane fanni na dubawa da ƙira, samarwa da gwaji. Godiya ga dabarun Masana'antu 4.0 da mafita na zamani na masana'antu, waɗannan ƙalubalen inganci sun zama mafi sauƙin sarrafawa da shawo kansu.
Abin da aka fi mayar da hankali a kai a fannin samar da jiragen sama a da shi ne kan kayayyaki. Tushen mafi yawan matsalolin inganci na iya zama karyewar karyewa, tsatsa, gajiyar ƙarfe, ko wasu abubuwa. Duk da haka, samar da jiragen sama a yau ya haɗa da fasahohin zamani, waɗanda aka ƙera sosai waɗanda ke amfani da kayan da ba su da juriya. Ƙirƙirar samfura tana amfani da hanyoyi na musamman da rikitarwa da tsarin lantarki. Mafita na software na gudanar da ayyuka na gabaɗaya ba za su iya sake magance matsaloli masu rikitarwa ba.
Ana iya siyan ƙarin sassa masu rikitarwa daga sarkar samar da kayayyaki ta duniya, don haka dole ne a yi la'akari da haɗa su a duk lokacin haɗa su. Rashin tabbas yana kawo sabbin ƙalubale ga ganuwa ga sarkar samar da kayayyaki da kuma kula da inganci. Tabbatar da ingancin sassa da yawa da kayayyakin da aka gama suna buƙatar ingantattun hanyoyin inganci.
Masana'antu 4.0 tana wakiltar ci gaban masana'antar kera kayayyaki, kuma ana buƙatar ƙarin fasahohi masu ci gaba don biyan buƙatun inganci masu tsauri. Fasahohin da ke tallafawa sun haɗa da Intanet na Masana'antu (IIoT), zaren dijital, gaskiyar da aka ƙara girma (AR), da kuma nazarin hasashen yanayi.
Inganci 4.0 ya bayyana hanyar ingancin tsarin samarwa da bayanai ke amfani da ita, wadda ta ƙunshi samfura, matakai, tsare-tsare, bin ƙa'idodi da ƙa'idodi. An gina ta ne maimakon maye gurbin hanyoyin inganci na gargajiya, ta amfani da sabbin fasahohi iri ɗaya da takwarorinta na masana'antu, gami da koyon injina, na'urori masu alaƙa, lissafin girgije, da tagwayen dijital don canza tsarin aikin ƙungiyar da kuma kawar da yiwuwar samfura ko ayyuka na lahani. Ana sa ran fitowar Inganci 4.0 zai ƙara canza al'adun wurin aiki ta hanyar ƙara dogaro da bayanai da kuma zurfafa amfani da inganci a matsayin wani ɓangare na hanyar ƙirƙirar samfura gabaɗaya.
Inganci 4.0 ya haɗa da batutuwan tabbatar da aiki da inganci (QA) tun daga farko har zuwa matakin ƙira. Wannan ya haɗa da yadda ake tsara samfura da tsara su. Sakamakon binciken masana'antu na baya-bayan nan ya nuna cewa yawancin kasuwanni ba su da tsarin canja wurin ƙira ta atomatik. Tsarin da hannu yana barin sarari ga kurakurai, ko dai kuskure ne na ciki ko sadarwa da ƙira da canje-canje ga sarkar samar da kayayyaki.
Baya ga ƙira, Quality 4.0 kuma tana amfani da koyon injina mai da hankali kan tsari don rage ɓarna, rage sake aiki, da kuma inganta sigogin samarwa. Bugu da ƙari, tana kuma magance matsalolin aikin samfura bayan isarwa, tana amfani da ra'ayoyin da ake bayarwa a wurin don sabunta software na samfura daga nesa, tana kula da gamsuwar abokin ciniki, kuma a ƙarshe tana tabbatar da sake dawowar kasuwanci. Tana zama abokin tarayya mara rabuwa da Masana'antu 4.0.
Duk da haka, inganci ba wai kawai ya shafi wasu hanyoyin haɗin masana'antu ba ne. Haɗakar Inganci 4.0 na iya haifar da cikakkiyar hanyar inganci a cikin ƙungiyoyin masana'antu, wanda hakan ke sa ikon canza bayanai ya zama muhimmin ɓangare na tunanin kamfanoni. Bin ƙa'idodi a dukkan matakai na ƙungiyar yana taimakawa wajen samar da al'adar inganci gaba ɗaya.
Babu wani tsari na samarwa da zai iya aiki daidai a cikin kashi 100% na lokaci. Canjin yanayi yana haifar da abubuwan da ba a zata ba waɗanda ke buƙatar gyara. Waɗanda ke da ƙwarewa a cikin inganci sun fahimci cewa duk game da tsarin ci gaba zuwa ga kamala ne. Ta yaya za ku tabbatar da cewa an haɗa inganci cikin tsarin don gano matsaloli da wuri-wuri? Me za ku yi idan kun gano lahani? Akwai wasu abubuwan waje da ke haifar da wannan matsalar? Waɗanne canje-canje za ku iya yi wa tsarin dubawa ko tsarin gwaji don hana wannan matsalar sake faruwa?
Kafa tunanin cewa kowace tsarin samarwa yana da tsarin inganci mai alaƙa da kuma wanda ya shafi hakan. Ka yi tunanin makomar da ke akwai dangantaka ta mutum ɗaya kuma ka riƙa auna inganci akai-akai. Ko da me ya faru ba zato ba tsammani, ana iya cimma cikakken inganci. Kowace cibiyar aiki tana duba alamomi da manyan alamun aiki (KPIs) kowace rana don gano wuraren da za a inganta kafin matsaloli su faru.
A cikin wannan tsarin rufe-da-wane, kowane tsarin samarwa yana da nasaba da inganci, wanda ke ba da ra'ayi don dakatar da aikin, ba da damar aiwatarwa ta ci gaba, ko yin gyare-gyare a ainihin lokaci. Tsarin ba ya shafar gajiya ko kuskuren ɗan adam. Tsarin ingancin rufe-da-wane wanda aka tsara don samar da jiragen sama yana da mahimmanci don cimma matakan inganci mafi girma, rage lokacin zagayowar, da kuma tabbatar da bin ƙa'idodin AS9100.
Shekaru goma da suka gabata, ra'ayin mai da hankali kan QA kan ƙirar samfura, binciken kasuwa, masu samar da kayayyaki, ayyukan samfura, ko wasu abubuwan da ke shafar gamsuwar abokin ciniki bai yiwu ba. An fahimci cewa ƙirar samfura ta fito ne daga babban hukuma; inganci yana game da aiwatar da waɗannan ƙira a kan layin haɗawa, ba tare da la'akari da gazawarsu ba.
A yau, kamfanoni da yawa suna sake tunani kan yadda za su yi kasuwanci. Matsayin da ake ciki a shekarar 2018 ba zai yiwu ba. Ƙara yawan masana'antun suna ƙara zama masu wayo da wayo. Akwai ƙarin ilimi, wanda ke nufin ingantaccen hankali don gina samfurin da ya dace a karon farko, tare da ingantaccen aiki da inganci.