Построение системы соответствия в цепочке поставок аэрокосмической отрасли для 3D-печати

Особые требования аэрокосмической отрасли к 3D-печати

Аэрокосмическая отрасль — одна из первых, где начала применяться технология 3D-печати, и одновременно одна из самых строгих по требованиям. Стремление к предельной безопасности и надежности делает порог входа в эту цепочку поставок чрезвычайно высоким. Система менеджмента качества AS9100, сертификация специальных процессов NADCAP, сертификация летной годности и целый ряд других требований к соответствию образуют высокую планку, которую должны преодолеть компании, предоставляющие услуги 3D-печати. Последствия отказа аэрокосмических деталей зачастую катастрофичны, поэтому требования отрасли к надежности производственных процессов намного выше, чем в обычной промышленности. На примере металлической 3D-печати можно сказать, что требования к пористости аэрокосмических деталей обычно ниже 0,2%, а для критически важных зон требуется даже полная плотность; для выявления внутренних дефектов необходимо использовать промышленную КТ, причем точность контроля должна позволять обнаруживать дефекты размером более 50 микрометров; каждую партию деталей необходимо подвергать разрушающим испытаниям, чтобы подтвердить стабильность механических свойств.

Система сертификации материалов и управление пакетами данных

В цепочке поставок аэрокосмической отрасли сертификация материалов — это первый шаг. Для материалов 3D-печати недостаточно просто предоставить сертификат соответствия от поставщика: они должны пройти сертификацию по материалам в соответствии со спецификациями заказчика из аэрокосмической отрасли. Сертификация материалов обычно включает анализ химического состава, испытания механических свойств, анализ микроструктуры и проверку стабильности между партиями. Пакет данных по материалу — это ключевой результат сертификации. Полный пакет данных должен включать спецификацию материала, технологическую спецификацию, отчет об испытаниях характеристик, описание микроструктуры и данные статистического контроля процесса. Для металлических порошковых материалов также необходимо предоставлять исторические данные по распределению частиц по размерам, сферичности, содержанию кислорода, текучести и другим показателям. Создание и поддержание пакета данных по материалу — долгосрочная работа, требующая постоянного накопления данных и управления документацией.

Квалификация процесса и контроль первого изделия

Квалификация процесса — это процедура, подтверждающая, что технологический процесс печати способен стабильно производить годные детали. В аэрокосмической отрасли квалификация процесса обычно проводится по строгому протоколу. Процесс квалификации включает определение окна параметров процесса, исследование его способности, проведение первого образца и формирование плана контроля процесса. Первичный контроль изделия — ключевой этап квалификации процесса. Он требует полного размерного контроля и функциональной проверки первой произведённой детали, чтобы убедиться, что все проектные требования выполнены. Отчет по первичному контролю обычно включает данные полного размерного контроля, результаты испытаний механических свойств, отчеты неразрушающего контроля и заявление о соответствии. После прохождения первичного контроля данный набор параметров процесса фиксируется, и дальнейшее производство должно строго ему соответствовать.

Система качества: AS9100 и NADCAP

AS9100 — это стандарт системы менеджмента качества для аэрокосмической отрасли, основанный на ISO 9001 и дополненный специальными требованиями отрасли. Получение сертификации AS9100 является необходимым условием для входа в цепочку поставок аэрокосмической отрасли. Процесс сертификации включает разработку документации системы менеджмента качества, проведение внутренних аудитов, прохождение аудита стороннего сертификационного органа и последующие надзорные аудиты. NADCAP — это программа сертификации специальных процессов в аэрокосмической отрасли, охватывающая 18 профессиональных областей, включая термообработку, неразрушающий контроль, испытания материалов, нанесение покрытий и другие. Как специальный процесс, 3D-печать постепенно получает собственную базу сертификации NADCAP. Получение NADCAP хотя и сложно и дорого, но является важным способом создать дифференцированное конкурентное преимущество в цепочке поставок аэрокосмической отрасли.

Сертификация летной годности и одобрение деталей

Сертификация летной годности — это последний рубеж на пути коммерциализации аэрокосмических деталей. Для деталей, изготовленных методом 3D-печати, путь к получению летной годности обычно включает утверждение спецификации материала, утверждение технологической спецификации, утверждение производства детали и дополнительный сертификат типа. В основе утверждения детали лежит доказательство её эквивалентности, то есть того, что характеристики 3D-печатной детали не ниже, чем у детали исходной конструкции. Подтверждение эквивалентности обычно требует большого объема сравнительных испытательных данных, включая статическую прочность, усталостные характеристики, устойчивость к воздействию окружающей среды и т. д. Для критических конструкционных элементов также необходимо проводить полномасштабные структурные испытания, чтобы подтвердить предельную несущую способность. Весь процесс получения летной годности может занять 1–3 года и потребовать вложений в размере нескольких миллионов долларов США. Однако после получения одобрения деталь получит долгосрочные стабильные заказы, а окупаемость инвестиций будет очень высокой.

Управление прослеживаемостью и система документации

В аэрокосмической отрасли требования к прослеживаемости продукции достигают предела. Каждая деталь должна позволять проследить её до исходной партии материала, производственного оборудования, технологических параметров, оператора, результатов контроля и записей о поставке. Полная цепочка прослеживаемости позволяет при возникновении проблемы с деталью быстро установить первопричину и принять корректирующие меры. Документация — основа управления прослеживаемостью. Объем документов, создаваемых по проектам аэрокосмической отрасли, значительно превышает объем документации по обычным промышленным проектам