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　　【机床商务网栏目 名企在线】几十年来，航空航天业的主打发展趋势是增长。虽然近年来也不乏危机出现，但是没有哪一次危机像新冠疫情这样破坏力如此巨大。现在，虽然市场增长情况已经恢复到2006年的水平，但是航空航天业的制造商们该如何重回正轨呢？答案是：更可持续的生产。在本文中，来自切削刀具领域专业企业山特维克可乐满的Sébastien Jaeger (航空航天业务的行业解决方案经理) 阐释了未来航空航天业走向复苏的一个关键助推力：合作。
 

　　在疫情没有到来时，航空航天业已经连续14年稳步增长。毫无疑问，史无前例的新冠肺炎疫情让航空航天业的发展势头和未来遭遇重创。面对商旅和休闲旅游产业的重度“缩水”，航空公司不得不大幅下调盈利水平。
 

　　当然，也不全是坏消息。2021年上半年，航空航天业有所回暖；但是，成功倚赖于几个因素，例如疫苗以及全球经济前景，此外中国经济的繁荣、商旅和旅游产业的复苏也会产生影响。有预测表示：整个行业将在未来两到三年恢复到疫情前的水平。不同国家和地区的恢复速度不尽相同。然而，从长期而言，新飞机的数量到2040年将下降25%。
 

 

　　制造商们正在采取各种不同方法应对未来的“电动飞机”势头，例如空中客车集团的Airbus E-Fan。
 

　　从工程应用角度，另一个重大变化是：飞机将是单通道的，而非双通道，因此机身宽度缩减。另外飞机也必须具备更长的航程。发动机和机架密切相关：两者密不可分，但对于发动机，可以说焦点是可持续发展。这意味着要减轻重量、降低噪音、减少排放，同时降低能耗、提高效率。这些单通道飞机必须在不增加尺寸和发动机数量的前提下满足广泛用途。
 

　　若要应对这些设计挑战，可以通过不同方法。其中一种方法是在不更换既有发动机油箱的前提下找到替代燃料，例如合成燃料、生物燃料或氢燃料。还有个办法是采用新的发动机结构，让大型制造商们打造出新型发动机 — 这是一个较长期的方法。另外还可以改用其他动力的发动机，例如电动的、电池驱动的、电磁动力的，或者混合动力型的发动机 (在当前发动机基础上添加电力发动机作为辅助)。
 

 

　　极具挑战性的材料
 

　　汽车行业在新型电动和混动系统方面已经明显步伐很大。与此不同，航空航天业的原始设备制造商 (OEM) 仍然步履维艰 — 很多这方面的研究预计在2035年前都不会实现广泛应用。如果是小型飞机 (例如两到十人的飞机)，这些技术的投入应用也许还能提前些。
 

　　噪音降低、重量减轻、排放减少 — 这些当然都有利于电动系统的性能，但是，同时也存在挑战。如果是电动汽车之类的电动车辆 (EV) 突发问题，可以停在路边 — 但是对于悬在10,000英尺高空的飞机，这显然不是备选项。此外，当设计师和工程师都想要飞机更轻，以期延长飞行距离时，电池却反而增加了重量。所以，技术障碍横在眼前。
 

　　以机身这样的部件为例，OEM呈现两个不同方向。一方面，我们看到铝材质的应用增多，只是飞机零部件需要的是更强韧、更抗疲劳和具备其他某些特性的新型铝材质。这种方式尊重了传统飞机设计 — 简言之，就是带翅膀和发动机的大管体。
 

　　另一个方向是探索飞机的其他形状，例如三角形、翼身融合型、支撑机翼型或者发动机更多融入机身。在这个方向，工程师们将更倾向于使用复合材料、复合材料与陶瓷混合的材料或者是混合型材料。至于这些设计是否能普及，有待未来验证。而现在，我们能够确定的是铝材质和耐热超级合金 (HRSAs) 将得到更多应用。耐热超级合金材料通常用于性能需求极高的飞机零部件。耐热超级合金即使在高温环境仍然能保持高强度，这意味它们在极端高温条件下仍能保持原有硬度。
 

　　然而，面对这些更有韧性的材料，即便是最优秀的零件制造商也是缺乏经验的。这正是山特维克可乐满的专业技艺可以发挥用途之时。
 

 

　　零件解决方案
 

　　山特维克可乐满为解决机械师面临的越来越大的多任务压力而提供相对应的零件解决方案。与过去只聚焦一台机床不同，如今的工程师要同时操作四到五台机床，因此他们没有那么多时间和机会关注具体的加工过程。那么，我们说的“零件解决方案”是何意呢？它指的是采取更加整体化的视角，也就是说不仅涉及山特维克可乐满所提供的刀具，此外还辅助整个加工过程。
 

　　例如，山特维克可乐满在航空航天业的某客户曾经面临HRSA材料的加工挑战。客户旧有的方法要求使用多种加工刀具，且切屑控制差、生产周期长。此外还存在刀具寿命不一致、加工过程不可靠的问题，而且经常需要操作员全程监控工序。
 

　　对这类高价值项目，山特维克可乐满的零件解决方案由若干不同阶段构成。包括了解加工要求、花时间研究单个零件成本以及分析生产方法，与 (Methods-Time Measurement，方法-时间测量法) 和最终用户流程均相关。此外也包括计算机辅助制造 (CAM) 编程以及本地或跨境项目的管理。
 

　　这些分析表明：我们需要改变客户的编程策略以解决其切屑问题。再结合刀具，山特维克可乐满的专家们研究出一种带动态驱动曲线的全新策略，使我们可以每时每刻掌控切屑。我们把这种新方法称为“scoop turning”，目前已经申请了专利。
 

　　事实证明，scoop turning为客户实现了大幅节约。除了良好的切屑控制，客户还实现了生产周期缩短80%和刀具寿命延长一倍的出色效果。此外还得以将所用机床数量从四台缩减至一台，从而降低了对多任务加工的需求，同时保证了更稳定可靠的加工过程和“绿灯生产”。
 

　　这表明了更加整体化的方式能够如何助益制造商的盈亏底线。软件也发挥着重要作用，例如山特维克可乐满的数字化产品之一CoroPlus® Tool Guide。客户甚至可以在开始生产之前就可以对刀具和切削参数的选择做出关键决定。
 

 

　　更可持续的车削加工
 

　　航空航天制造商们正在采取各种不同方法应对可持续发展。尽管如此，山特维克可乐满发现还是可以单独为客户提供定制方案，因此使所有行业都从中受益。
 

　　为了帮助客户更好进行HRSA材质的车削工序，山特维克可乐满的应对方法是研制出S205车削材质。该刀片采用 第二代Inveio®涂层，提升了刀具的耐磨性能、延长了刀具寿命，而涂层后处理技术通过改变材质的机械属性提高了S205刀片的强度。在Inveio®涂层内部，紧密排列的单向晶体在刀片周围构造起一道坚固的保护屏障。这最大程度保证了热量隔绝保护，且提升了刀片抗月牙洼磨损和抗后刀面磨损的能力。
 

 

　　该材质非常适合加工诸如飞机发动机涡轮盘、环和轴这样的零件。据我们的客户反映，相比竞争对手的HRSA车削材质，S205的切削速度提高了30-50%，但丝毫无损刀具寿命。由此，S205已经助益若干制造商 — 既有航空航天业的，也有其他行业的。这些成效的取得离不开整体化的方法，特别是山特维克可乐满的 PrimeTurning™ 理念，使全向车削的生产效率得以最大化。
 

　　PrimeTurningTM方法的基础是：刀具在卡盘处进入零件，然后在其靠近零件末端的过程中去除材料。由此，至关重要的金属去除率被排在了第一位，因而实现了更快速的高品质生产和换刀。有些案例中，我们的客户仅换刀一次就完成了整个生产，而竞争对手的刀具需要换刀多达五次。
 

　　航空航天业当前所面临的也许是史上最严重的危机之一，但是，阴霾之后总有阳光。山特维克可乐满将继续鼎力支持所有领先的航空航天OEM，坚持可持续发展理念、打造更出色的刀具、优化切削参数、采用整体化的刀具作业方案 — 为航空航天OEM在疫情后的复苏大业添砖助力。