山特維克可樂滿給航空航天業(yè)一個更環(huán)保的未來，強！

OEM必須對未來的飛機采取整體化的方法。

作為全球二氧化碳排放*大的來源之一，航空航天業(yè)面亟待提供更環(huán)保的飛機——重量更輕，且飛行里程更長。但是，要實現這一點，需要用到難于加工的鋁和高溫合金(HRSA)。這里，山特維克可樂滿航空航天解決方案經理SébastienJaeger闡釋了航空航天OEM如何能夠采用*的刀具解決方案可持續(xù)地加工這些難于加工的零件。

據世界經濟論壇(WEF)：“到2050年實現CO2的凈零排放不僅可助力實現可持續(xù)的環(huán)保未來，同時也能從整體上保證航空業(yè)的財務彈性和競爭力�！彪m然電動汽車在汽車業(yè)的地位越發(fā)穩(wěn)定——2021年8月英國電動車輛的銷量甚至超越了柴油車輛——但是，如果要在航空業(yè)實現這些發(fā)展，需要更長的時間。

總體而言，預估的情況是電動飛機在2035年前都不會達到普及程度。據《獨孤星球》(LonelyPlanet)報道，盡管易捷航空公司(easyJet)有望到2030年實現不超過311英里(500公里)的電動飛機運行且挪威立志到2040年實現所有短途航班的電動化，但是—“短期內，我們不會以充電式巨型飛機進行長途飛行：因為電池太重了�！�

電動飛機有望于2035年實現廣泛應用。

所以，雖然電池不需要為了得到重用而減輕重量，但是原始設備制造商(OEM)卻越來越有責任制造出更輕的零件來抵消這一問題。我們可以確信的是，將使用鋁—強度、抗疲勞性和其他屬性都更強的鋁—來使這些系統更輕盈。

我們也將看到新型高溫合金(HRSAs)的擴大應用。實際上，HRSA已經應用于面臨極端嚴苛性能需求的飛機零件，因為它們即使面對強大熱量依然能保持硬度不變。事實將證明，這類材質的特征必不可少，因為實現更可持續(xù)的航空旅行的其中一個方法是使發(fā)動機更強勁地燃燒、熱量更強。

零件的生產誤差也必須更小，設計要更多樣化。同電動汽車一樣，未來不同制造商對于電動飛機的設計—包括機身和發(fā)動機—也將與如今采用內燃發(fā)動機的飛機有很大不同。對于機身，有些OEM正在探索三角造型、翼身組合體以及支柱支撐式機翼理念。其他一些OEM則堅持傳統的‘大型管道、機翼和發(fā)動機”設計。

發(fā)動機結構也將有不同形式，例如電動式、電池驅動式或電磁式或是混動型發(fā)動機，而如今的發(fā)動機以電動馬達為輔助。OEM將被要求生產更多種類的小誤差零件，同時也要找到新的方法降低噪音、重量和排放—總之包括會影響電動系統性能表現的所有因素。但是鋁和HRSA零件的加工難度大，所以若要以可持續(xù)和利于成本效益的方式實現這一點，將是一項挑戰(zhàn)。

快速進步

生產更輕、更節(jié)能飛機的一個途徑是借助增材制造(AM)工藝。AM工藝實現了形狀極度復雜之定制零件和小誤差功能性產品的發(fā)展，所以，像格柵這樣的難加工零件可以被更輕松地生產出來。軟件公司DassaultSystemes發(fā)現，“在航空航天業(yè)，對AM工藝減重可以節(jié)能高達25%，”而“一趟航班每減輕一千克(2.2磅)重量可每年*多節(jié)省3,000美元的燃料消耗�！�

但是AM工藝本身是可持續(xù)發(fā)展的嗎？一項與羅馬尼亞克盧日·納波卡技術大學(TechnicalUniversityofCluj-Napoca)制造工程系共同進行的研究將AM描述為“注射成型、模具壓鑄或加工等傳統制造(TM)方式的出色替代”。該研究還稱：“相比常規(guī)工藝，AM更有潛力降低成本、節(jié)省能源�！�

AM也將對產品制造方式及其多樣化產生至關重要的影響。優(yōu)點包括減少碳排放、材料用量和運輸，因為可用內部自主生產零件取代引進零件。

制造商還可通過快速產品試制生產更復雜、小巧和創(chuàng)新的航空航天零件�？焖佼a品試制包括若干不同工藝，但是目標是相同的：從計算機輔助設計(CAD)文件快速生產出實體3D樣品模型。通過這些樣品模型，可先行對新材質進行少量試生產，然后再大規(guī)模制造，以此確保零件的生產做到創(chuàng)新、質量及精度的極高水準。

我們已經了解過航空航天業(yè)OEM能夠如何采用新方法生產更復雜的零件。但是如果有合適的刀具完成這項工作，尤其是在加工難度大的鋁和HRSA材料該怎么辦呢？

這些材料必須使用耐磨性更強、壽命更長的刀具。這也是為什么山特維克可樂滿專門為車削加工研制了S205材質的原因。S205材質中包含一層單向緊密排布的Inveio?水晶。這就在刀片周圍形成了一道強大的保護屏障，能夠使刀具更堅固耐用，提升其機械屬性。該刀片已經證明自身有能力生產一系列豐富的飛機零件，包括發(fā)動機渦輪盤、環(huán)和軸。據山特維克可樂滿的客戶反映，相比HRSA車削材質，S205的切削速度提高了30-50%。

整體化的方法

我們已經考量了制造過程和刀具，但是現在我們可以使二者實現*強組合嗎？畢竟，如果各個系統的設計無法彼此契合、合力發(fā)揮作用，則勢必浪費時間來組成一個完全集成化的解決方案。

為此，山特維克可樂滿正以我們所稱之的零件解決方案(componentssolution)為航空航天業(yè)的客戶提供支持。該解決方案由若干階段構成，包括了解加工需求和節(jié)拍，以此了解單個零件成本。此外還有在*后階段分析生產方法，與MTM(方法-時間測量)及終端用戶過程均有關。零件解決方案還包括計算機輔助制造(CAM)編程以及本地或跨境項目的管理。

以山特維克可樂滿的一個客戶為例，該客戶在生產過程中遭遇了斷屑問題，而零件解決方案使我們能夠發(fā)現問題并設計出解決方案。山特維克可樂滿的專家為該客戶研制出全新的“動態(tài)驅動曲線”策略，使我們得以隨時控制斷屑。我們把這種新方法稱為“scoopturning”，目前已經申請了專利。憑借scoopturning方法，該客戶將生產周期縮短了80%，而刀具壽命延長了一倍，同時保證了出色的切屑控制。

此外，該客戶還得以將其所用機床數量從四臺縮減至一臺，從而降低了對多任務加工的需求，同時保證了更穩(wěn)定可靠的加工過程和“綠燈生產”。使用更少的機床以及減少換刀次數(得益于像S205這樣的更強韌材質)將是實現更可持續(xù)發(fā)展飛機生產的關鍵。

軟件也發(fā)揮著至關重要的作用，例如山特維克可樂滿的一種數字化產品CoroPlus?ToolGuide�？蛻羯踔量梢栽陂_始生產之前就可以對刀具和切削參數的選擇做出關鍵決定。

閉環(huán)

除了新的刀具和制造方法，航空航天業(yè)OEM還可借助制造業(yè)。航空運輸行動小組(AirTransportActionGroup，ATAG)的一項報告顯示：波音公司(Boeing)的鋁材供應商Kaiser如今采用了一種閉環(huán)回收系統—榮膺行業(yè)同類*大項目之一。Kaiser估計：通過該項目，整個行業(yè)每年可重復利用大約10,000,000千克的邊料和廢棄金屬。

在山特維克可樂滿，我們已經啟用了我們自己的循環(huán)系統，用于循環(huán)利用硬質合金刀具，即：我們回購客戶廢棄的硬質合金刀具，然后把它們重新制成全新的刀具。因此，山特維克可樂滿硬質合金刀具所用的原材料大部分來自廢棄刀具。我們在資源有限的環(huán)境下實踐可持續(xù)發(fā)展業(yè)務，*大程度減少過度浪費。由此，我們發(fā)現由回收材料制成的刀具所需的能源減少70%，同時還可減少40%的二氧化碳排放量。

航空航天業(yè)面臨著越來越緊迫的壓力：要生產重量更輕、飛行里程更長的更環(huán)保型飛機。而航空航天業(yè)的OEM憑借正確的加工過程和刀具—當然還有更整體化的制造方法—能夠為航空航天業(yè)建設一個更環(huán)保的未來而貢獻自己的力量。