HAVACILIK / KALİTE GÜVENCESİ
Phase3D, ABD Hava Kuvvetleri’nden aldığı destekle Fringe Inspection platformunu seramik matrisli kompozitlerin üretim süreçlerine uyarlayacak. Projenin hedefinde, kusurların parça tamamlandıktan sonra değil üretim devam ederken görülmesi var.
Katmanlı imalatın yıllardır taşıdığı temel sorunlardan biri artık makinenin parçayı üretip üretememesi değil. Asıl soru şu: Üretilen parçanın beklenen kalitede olduğunu ne kadar erken anlayabiliyoruz?
Phase3D’nin ABD Hava Kuvvetleri desteğiyle başlattığı yeni çalışma bu soruyu seramik matrisli kompozitlere, yani CMC’lere taşıyor. Şirketin Fringe Inspection isimli ölçüm ve proses izleme teknolojisi bugüne kadar özellikle metal katmanlı imalat uygulamalarında kullanıldı. Yeni programda aynı yaklaşım, üretim ve kalite kontrolü oldukça zor olan seramik kompozitlere uyarlanacak.
CMC’ler sıradan teknik seramiklerden farklı bir malzeme ailesi oluşturuyor. Seramik matrisin çeşitli fiberlerle güçlendirilmesi sayesinde yüksek sıcaklığa dayanabilen ancak geleneksel seramiklere kıyasla daha kontrollü kırılma davranışı gösterebilen yapılar üretilebiliyor. Bu özellikler onları gaz türbini motorları, hipersonik araçlar ve termal koruma sistemleri gibi son derece zorlu uygulamalar için cazip hale getiriyor.
Sorun ise üretimin karmaşıklığı.
CMC üretim zincirinin farklı aşamalarında matris çatlakları, fiber ayrılmaları, porozite ya da tabakalar arasında delaminasyon oluşabiliyor. Geleneksel tahribatsız muayene yöntemleri bu kusurların tamamını üretim sırasında görünür hale getiremiyor. Parçanın CT taramasıyla incelenmesi veya kesilerek kontrol edilmesi ise kusurun ancak önemli miktarda zaman ve maliyet harcandıktan sonra ortaya çıkması anlamına gelebiliyor.
Parçayı bitirmeden önce hatayı görmek
Fringe Inspection’ın yaklaşımı farklı. Sistem yapılandırılmış ışık kullanarak üretim esnasında yüzey geometrisinin kalibre edilmiş yükseklik haritalarını oluşturuyor. Phase3D, yeni projede CMC’lere özel kalibrasyon yöntemleri, anomali sınıflandırma modelleri ve doğrulama prosedürleri geliştirmeyi hedefliyor.
Takip yalnızca nihai yüzeyi kapsamayacak. Programda tape üretiminden katmanların dizilmesine, otoklav konsolidasyonundan pirolize, melt infiltration işleminden son talaşlı işlem aşamasına kadar farklı üretim adımlarının incelenmesi planlanıyor.
Bu nedenle projeyi yalnızca yeni bir optik ölçüm sistemi denemesi olarak değerlendirmek eksik kalır. Savunma ve havacılık sektörlerinde ileri üretim teknolojilerinin önündeki en pahalı sorunlardan biri kalifikasyon. Parçanın kalite geçmişinin üretim sırasında dijital olarak kaydedilebilmesi, özellikle düşük adetli ancak son derece yüksek değerli komponentlerde üretim ekonomisini ciddi biçimde değiştirebilir.
ABD Hava Kuvvetleri tarafında projenin potansiyel kullanıcıları arasında Air Force Life Cycle Management Center’ın Propulsion Directorate ve Rapid Sustainment Office birimleri ile Air Force Research Laboratory’nin Materials and Manufacturing Directorate organizasyonu bulunuyor. İlk aşamadaki çalışma, teknolojinin CMC üretimine uyarlanabilirliğini değerlendirecek.
Burada henüz “CMC parçalarda yeni kalite standardı oluştu” demek için erken. Proje Phase I, yani uygulanabilirlik aşamasında. Ancak yön açık: Havacılık ve savunmada kalite kontrolünün üretim sonundan üretim anına doğru taşınması, katmanlı imalatın seri ve kritik üretimde daha geniş kullanımının ana koşullarından biri haline geliyor.