Serviços de fresamento CNC de alumínio na indústria aeroespacial: fabricação de nervuras e longarinas de asa leves e de alta resistência

O serviço de fresamento CNC de alumínio é o principal suporte para resolver os problemas de fabricação de componentes estruturais aeroespaciais.

O peso é um dos principais parâmetros que afetam o consumo de combustível e a carga útil na indústria da aviação e, ao mesmo tempo, o caráter leve e de alta resistência das nervuras e vigas das asas garantirá o desempenho e a segurança da aeronave.

A questão é: como os lingotes de alumínio aeroespacial podem ser transformados em componentes confiáveis de alta precisão? Este é, de facto, o principal desafio e a essência do serviço de fresagem CNC de alumínio.

No artigo vamos nos aprofundar em como o fresamento CNC de alumínio é um fator de modelagem das asas modernas e também discutir por que trabalhar com especialistas como a JS Precision, que através de sua experiência com padrões de aviação, conhece a indústria de dentro para fora, é a chave para o sucesso de um projeto.

Visão geral rápida das respostas principais

Principais vantagens:

• Precisão significa segurança:

Os componentes estruturais da indústria aeroespacial geralmente exigem tolerâncias de contorno de ±0,05 mm e precisão de posição do furo dentro de ±0,025 mm. Somente fresamento CNC de 5 eixos de alta precisão dinâmica pode atender a esses padrões de maneira contínua.

• Sinergia de materiais e processos:

Diferentes materiais de alumínio aeroespacial, por exemplo. 7075-T6 e 6061-T6 exigem parâmetros de corte personalizados e pós-processamento (por exemplo, tratamento de envelhecimento T73) para alcançar um equilíbrio entre resistência, resistência à corrosão sob tensão e usinabilidade.

• A ponderação leve é a criação direta de valor:

Utilizando a otimização da topologia e a integração da fresagem CNC de peças de aeronaves, foi possível obter uma redução de peso de 15-30% dos componentes, aumentando significativamente a eficiência de combustível e a capacidade de carga.

• A rastreabilidade de ponta a ponta é o mínimo:

Toda a documentação digital (de acordo com AS9100) da fusão da matéria-prima até o produto final é condição obrigatória para entrada em projetos aeroespaciais.

Por que confiar neste artigo? Visão da JS Precision sobre serviços de fresamento CNC aeroespacial

O profissionalismo em relação aos serviços de fresagem CNC de alumínio é o que define os padrões de segurança para componentes aeroespaciais, enquanto a capacidade de implementar a tecnologia de fresagem CNC é principalmente uma questão dequalificação e experiência do fornecedor.

A JS Precision, uma empresa líder na indústria de processamento de peças de alumínio aeroespacial, possui com orgulho as certificações duplas ISO 9001:2015 e AS9100D, atendendo assim integralmente aos requisitos globais de acesso à cadeia de suprimentos da indústria aeroespacial e de defesa.

Nossa empresa está equipada com vários centros de fresagem de alta velocidade alemães DMG MORI de 5 eixos, com uma faixa de capacidade de 1200×800×600mm, o que nos permite processar componentes estruturais de uma aeronave que são muito críticos, como nervuras e vigas de asas.

Em relação à experiência em projetos, a JS Precision é fornecedora de mais de 50 empresas aeroespaciais globais, abrangendo vários campos, como aeronaves comerciais, drones e eVTOL, e entregando mais de 100.000 peças de alumínio aeroespacial de alta precisão, mantendo um registro de qualidade impecável.

Um exemplo é que estendemos nossos serviços de fresamento CNC de alumínio para um fabricante mundial de eVTOL, onde concluímos com precisão a usinagem de longarinas principais de asas complexas, auxiliando-os no bom andamento de seus planos de testes de voo.

Todos os principais engenheiros da nossa empresa têm mais de 10 anos de experiência em usinagem aeroespacial. Eles estão familiarizados com os parâmetros de corte e técnicas de pós-processamento dos principais materiais de alumínio aeroespacial 2024, 6061 e 7075 e podem resolver com precisão problemas da indústria, como deformação por usinagem de peças de paredes finas e remoção de cavacos de cavidades complexas.

Todos os pontos de vista técnicos neste artigo são provenientes de resumos práticos de projetos da JS Precision e estão alinhados com o padrão de sistema de gerenciamento de qualidade aeroespacial AS9100D .

Para clientes aeroespaciais de alto nível, o principal fator na decisão de um parceiro ésua capacidade de gerenciamento de risco. A JS Precision começa com a fase de projeto, oferecendo sugestões de otimização de processos DFM/A para reduzir os riscos de P&D e permite que os clientes acompanhem o progresso e a qualidade da usinagem em tempo real por meio de uma plataforma digital.

Deseja verificar as capacidades de usinagem aeroespacial da JS Precision? Entre em contato com nossos engenheiros agora, envie seus desenhos de componentes e receba gratuitamente um relatório de análise de viabilidade de processo personalizado.

Quais vantagens exclusivas o fresamento CNC de alumínio oferece para nervuras e longarinas de asas?

A fusão da tecnologia de fresagem CNC e do alumínio aeroespacial acaba sendo a escolha perfeita para componentes de asa leves, porém resistentes. O fresamento CNC de alumínio é de fato a melhor opção para os requisitos do processo de fabricação de nervuras e longarinas de asas.

Relação resistência/peso excepcional e propriedades do material

Os graus de liga de alumínio aeroespacial (por exemplo, 7075-T6, limite de escoamento de 503 MPa) têm uma relação resistência-peso excepcional. O fresamento CNC de alumínio pode aproveitar ao máximo a otimização da topologia para a remoção máxima de material redundante. A liga de alumínio 2024 contém cerca de 4,4% de cobre e tem uma resistência à fadiga muito alta.

O fresamento CNC preciso permite a usinagem de peso, reduzindo cavidades em áreas não tensionadas das nervuras das asas, assim, uma redução de peso de 15-30% é alcançada sem perda de integridade estrutural.

Liberdade e precisão geométrica incomparáveis

As nervuras das asas precisam de superfícies de aerofólio complicadas e nervuras de reforço para se ajustarem às formas aerodinâmicas. O alumínio para fresamento CNC pode manter as tolerâncias de contorno principais em ± 0,05 mm e a precisão da posição do furo em ± 0,025 mm. As características que são difíceis de realizar com processos tradicionais, como cavidades profundas e paredes finas, podem ser produzidas de uma só vez por meio de programação.

Economia escalonável do protótipo à produção em massa

A fresagem CNC é uma tecnologia altamente flexível. Ao utilizarprototipagem de pequenos lotes é possível evitar gastos com moldes personalizados, uma vez que o programa é alterado para ajustar as dimensões e desta forma os riscos de P&D são mantidos ao mínimo.

A produção média e grandes lotes pode ser otimizada por caminhos de ferramentas ajustados e fixação automatizada, sendo assim mais eficiente e reduzindo custos unitários.

Comparação do desempenho de usinagem dos principais materiais de alumínio aeroespacial

Quer saber qual material de alumínio oferece a melhor relação custo-desempenho para os componentes de sua asa? Entre em contato com a JS Precision agora para obter uma seleção gratuita de materiais de alumínio e um plano de cálculo de custos de usinagem e obtenha uma compreensão mais profunda do potencial de redução de custos do fresamento CNC de alumínio.

Figura 1: uma colagem mostrando um trem de pouso de aeronave, uma ferramenta CNC em ação cortando alumínio e uma pilha de alumínio aeroespacial acabado e de formato complexo peças.

Por que o fresamento CNC de 5 eixos é a solução ideal para componentes aeroespaciais complexos?

Ser capaz de fabricar peças complexas de fresamento CNC aeroespacial é uma habilidade essencial, e o fresamento CNC de 5 eixos é a tecnologia certa que pode lidar facilmente com componentes estruturais com formatos irregulares, como nervuras de asas e vigas.

Formação de sítio único de geometria complexa

Normalmente, a usinagem de nervuras de asas em 3 eixos terá que ser fixada diversas vezes, e isso pode levar ao acúmulo de erros com bastante facilidade. A fresagem CNC de 5 eixos pode fazer toda a usinagem de superfície em uma única fixação simplesmente girando a peça de trabalho ou a ferramenta, resultando em uma precisão posicional de ±0,025mm, satisfazendo assim os requisitos muito rigorosos dos componentes aeroespaciais.

Percurso otimizado e qualidade de superfície

O fresamento CNC de 5 eixos sempre garante o melhor ângulo de corte entre a ferramenta e a peça de trabalho, assim a remoção de cavacos é feita de forma eficiente, a tensão de usinagem é significativamente reduzida, uma superfície de alta qualidade com Ra 0,4μm é produzida, menos polimento é necessário e o o tempo de entrega é reduzido.

Tempo de entrega mais curto e melhor utilização de materiais

Ao fresar CNC de 5 eixos​ peças com nervuras complexas, os tempos de fixação e auxiliares podem ser reduzidos em mais de 30%. Além disso, a tecnologia de formato quase líquido elevou a percentagem de utilização de materiais de 30% nos processos convencionais para mais de 60%, o que, além disso, resultou numa diminuição significativa no custo das matérias-primas.

Comparação da eficiência de usinagem de 5 e 3 eixos

Como a fresagem CNC aeroespacial garante que as peças atendam aos rigorosos padrões de segurança de voo?

A ideia principal do fresamento CNC aeroespacial é que um padrão de segurança de vôo possa ser garantido para uma peça moldada, por meio de controle de ponta a ponta.

Sistema de controle de qualidade rastreável de cadeia completa

• Certificação de matéria-prima: É usado alumínio aeroespacial em conformidade com AMS. Cada lote é identificado com um número de fusão e certificado de material.
• Monitoramento de Processos: Controle estatístico de processo CEP on-line, monitoramento em tempo real de desvios dimensionais e ajustes de parâmetros.
• Inspeção de produto acabado: inspeção dimensional completa usando uma máquina de medição por coordenadas, gerando relatórios para garantir que as peças atendam aos requisitos do desenho.

Pós-processamento direcionado e testes não destrutivos

• Pós-processamento: Dependendo da necessidade, o tratamento por shot peening, anodização dura, etc., é feito para aumentar a vida útil à fadiga e a resistência à corrosão.
• Ensaios Não Destrutivos: Técnicas como FPI e UT são utilizadas para a detecção de microfissuras internas das peças, assim, os defeitos ocultos são totalmente excluídos.

Verificação de processo baseada em simulação

Simule a força de corte e a deformação usando o software CAM antes do processamento, preveja problemas e ajuste os parâmetros do processo para evitar que a deformação dos componentes exceda a tolerância causada pela tensão de processamento.

Deseja garantir que suas peças sejam aprovadas na certificação de segurança aeroespacial? Entre em contato com a JS Precision imediatamente para obter uma lista de verificação completa de controle de qualidade de fresamento CNC aeroespacial para mitigar os riscos de certificação.

Figura 2: uma visão aproximada de um componente aeroespacial de metal cilíndrico sendo inspecionado com uma ferramenta de medição de precisão para controle de qualidade.

Qual é o processo completo para fresamento CNC de peças de aeronaves, desde o projeto até a entrega?

Todo o processo de fresamento CNC de peças de aeronaves está sob padronização. Por exemplo, costelas de asa, o processo exato é:

Projetar colaboração e planejamento de processos

Os engenheiros da JS Precision realizam revisões de projeto DFM/A com os clientes para ajudá-los a otimizar os recursos das peças e, assim, melhorar a capacidade de fabricação e a confiabilidade dos componentes.

Usinagem de precisão e tratamento de superfície

• Usinagem de desbaste: O material é removido em alta velocidade, permitindo que o acabamento seja feito em uma área menor.
• Usinagem de semiacabamento: Libere a tensão para que não haja deformação posteriormente.
• Usinagem de acabamento: conclua o trabalho de acordo com a medida erequisitos de acabamento superficial.
• Pós-processamento: As etapas incluem rebarbação, polimento e anodização de acordo com as especificações aeroespaciais.

Verificação final e embalagem de conformidade

• Inspeção dimensional completa: a comparação de varredura a laser é usada para produzir um relatório de inspeção da primeira peça.
• Embalagem e Entrega: Embalagem especial à prova de umidade e antiestática para garantir que o produto não seja danificado durante o transporte.

Quer entender o processo detalhado desde o projeto até a entrega de suas peças? Informe à JS Precision os requisitos do seu projeto para receber gratuitamente um plano de processo de peças de aeronaves para fresamento CNC personalizado.

Quando você deve considerar a usinagem personalizada de alumínio para seu projeto aeroespacial?

Quando os itens regulares não atendem aos requisitos, a usinagem personalizada de alumínio é a melhor opção. O potencial de personalização do serviço de fresamento CNC de alumínio pode ajudar os projetos aeroespaciais a superar o problema de desafios únicos.

Resolução de problemas de integração e design não padronizado

No caso de designs não padronizados, por ex. nervuras de asa integradas e conectores de formato irregular para novos UAVs, a usinagem personalizada de alumínio é capaz de ajustar o processo de maneira flexível para obter moldagem integrada, diminuindo assim a necessidade de montagem e melhorando a confiabilidade.

Requisitos para combinações especiais de materiais e desempenho

No que diz respeito a materiais especiais, como ligas de alumínio da série 2xxx, a usinagem personalizada de alumínio é capaz de modificar parâmetros de corte e ferramentas de forma a satisfazeralta resistência, resistência ao calor e outros requisitos, por exemplo. resolvendo o problema de adaptação da usinagem convencional.

Suporte para prototipagem rápida e iteração

A JS Precision garante a entrega dos protótipos funcionais no máximo 10 dias úteis após o recebimento dos dados, ajudando assim os clientes na verificação de P&D e reduzindo significativamente os ciclos de lançamento do produto.

Como escolher um parceiro confiável para seu serviço de fresamento CNC de alumínio?

Selecionar um fornecedor confiável de serviços de fresamento CNC de alumínio não é uma questão de um dia. É preciso fazer uma avaliação completa do fornecedor potencial, passando pelas três dimensões de capacidades essenciais, qualificações e serviços.

Lista de verificação de avaliação de capacidade principal

• Capacidade do equipamento: O provedor de serviços será capaz de operar um centro de fresamento de 5 eixos de alta velocidade? O curso da máquina é suficiente para acomodar as dimensões da peça?
• Capacidade do processo: A empresa possui um registro dos parâmetros de processamento de alumínio aeroespacial? Ele tem capacidade de medição de máquina?
• Capacidade de qualidade: Existem instalações de teste avançadas na empresa, como máquinas de medição por coordenadas (CMMs) e inspetores de processos planos (FPI)?

Certificações e Cultura de Qualidade

É necessário ter a certificação AS9100D se quiserem ser fornecedores aeroespaciais, enquanto a certificação de processo especial NADCAP indica padrões técnicos mais elevados. No entanto, é igualmente importante abordar a conscientização do fornecedor sobre o controle de qualidade do início ao fim.

Suporte de engenharia e resiliência da cadeia de suprimentos

Investigue quanta experiência em projetos aeroespaciais a equipe de engenharia do fornecedor possui, juntamente com as habilidades de otimização de processos, antes de verificar também a estabilidade da cadeia de suprimentos para ter certeza de uma entrega confiável a longo prazo.

Figura 3: mãos revisando um desenho mecânico cercado por projetos de projeto e peças de hardware reais, enfatizando o projeto detalhado e as especificações.

Estudo de caso: redução de peso de 15%, avanço na usinagem de 5 eixos da viga principal da asa por um determinado fabricante de eVTOL

Desafio

Como resultado da complexa estrutura interna multicâmara das longarinas das asas (material 7075, T7351) de uma aeronave elétrica de decolagem e pouso vertical (eVTOL), o fabricante se deparou com um projeto extremamente complicado.

Havia várias limitações de fabricação no formato e estrutura das nervuras da asa que não podiam ser satisfeitas pelos métodos tradicionais de usinagem de 3 eixos. Além disso, o peso do projeto original do componente estava 12% acima da meta. Enquanto isso, o cliente precisava de um tempo de resposta inferior a 45 dias, o que é mais que o dobro do padrão do setor.

Solução de precisão JS

1. Design colaborativo e otimização de simulação:

Trabalhando lado a lado com os engenheiros do cliente, a JS Precision trouxe um projeto otimizado do layout das nervuras internas por meio do DFM, o que também ajudou na identificação de áreas não estruturais para remoção de material. Além disso, foi realizada previsão de deformação de usinagem através de software de simulação de corte e pré-compensação das dimensões.

2. Estratégia de usinagem de precisão de cinco eixos:

Uma estratégia de corte "em camadas e particionadas" foi implementada usando uma fresadora alemã DMG MORI de 5 eixos de alta velocidade e ferramentas de conformação personalizadas para realizar toda a usinagem de superfícies e cavidades em uma única configuração. Essa estratégia ajudou a evitar o acúmulo de erros devido ao posicionamento múltiplo.

3. Pós-processamento integrado:

Após o processamento, o processo de shot peening CNC é realizado diretamente para melhorar a resistência à fadiga dos componentes, seguido de tratamento de anodização de precisão de acordo com a norma MIL-A-8625.

Resultados

O principal componente de esparsidade da asa foi alcançado com100% de rendimento na primeira passagem, uma redução de peso de 15,2% e resistência ao teste de carga estática excedendo os requisitos de projeto em 10%. O ciclo de entrega foi reduzido em 25% em relação ao plano original, ajudando assim o cliente a progredir sem problemas no programa de testes de voo eVTOL.

Este caso demonstra plenamente as vantagens tecnológicas da fresagem CNC de 5 eixos. Quer alcançar avanços semelhantes em seus projetos aeroespaciais? Entre em contato com a JS Precision agora, envie seus requisitos de componentes e obtenha uma solução de usinagem personalizada.

Figura 4: um componente de alumínio curvo com acabamento suave e uma estrutura complexa, exemplificando a usinagem avançada para o setor aeroespacial aplicativos.

Perguntas frequentes

Q1: Quais são os tipos de liga de alumínio mais comuns usados no campo aeroespacial?

Os mais comuns são 7075 (uma liga de alta resistência que pode ser usada para componentes de suporte de carga), 6061 (uma liga versátil que é boa para componentes não estruturais) e 2024 (esta liga tem alta resistência à fadiga e, portanto, pode ser usada para nervuras de asas). Com cada uma dessas ligas, a aplicação adequada é baseada nas condições de tensão da peça.

P2: Que grau de precisão a usinagem de peças de alumínio normalmente pode atingir?

Para componentes estruturais aeroespaciais, os desvios de contorno normalmente podem ser controlados de forma estável dentro de ±0,05 mm, e o diâmetro crítico do furo e os desvios de posição do furo podem atingir ±0,025 mm, atendendo assim aos requisitos rigorosos da montagem aeroespacial.

Q3: Qual é a razão pela qual as peças aeroespaciais exigem certificações especiais (por exemplo, AS9100)?

O sistema AS9100 exige rastreabilidade, gerenciamento de riscos e melhoria contínua ao longo de todo o processo, desde o projeto até a entrega, e é o requisito básico de acesso para a segurança e a qualidade da cadeia de fornecimento aeroespacial.

Q4: Como garantir a resistência à corrosão das peças usinadas de alumínio?

Principalmente através de processos de tratamento de superfície, por exemplo, na anodização dura, uma película espessa e dura de óxido é formada na superfície do alumínio, o que resulta em uma resistência ao desgaste e à corrosão muito melhorada das peças e, portanto, as peças são adequadas para o ambiente aeroespacial.

Q5: Quanto tempo normalmente leva para obter uma amostra depois de fornecer os desenhos?

Para peças típicas de nervuras de asa, dependendo da complexidade do componente, uma empresa profissional de serviços de fresamento CNC de alumínio pode ter os primeiros protótipos funcionais prontos em 2 a 4 semanas, acelerando assim o processo de pesquisa e desenvolvimento.

Q6: Quais dimensões de peças de alumínio aeroespacial você pode fabricar?

Os centros de usinagem de cinco eixos da JS Precision podem se mover até um máximo de 1200 x 800 x 600 mm, satisfazendo assim os requisitos de usinagem dimensional da maioria das nervuras, vigas e outros componentes das asas.

Q7: O preço varia muito entre a produção de lotes pequenos e grandes?

A diferença é bastante grande porque, na produção de pequenos lotes, os custos únicos de acessórios, programação, etc., não podem ser distribuídos, resultando assim num preço unitário mais elevado, no entanto, os fornecedores profissionais ainda podem reduzir esta diferença de preços de forma eficiente através da optimização do processo.

Q8: Você poderia fornecer atualizações ao vivo do processo de usinagem?

Sim, a JS Precision envia rotineiramente aos clientes resultados de inspeção, fotos da usinagem ou vídeos de processos importantes por meio de uma plataforma de gerenciamento digital, tornando o andamento do projeto transparente e controlável.

Resumo

Na indústria aeroespacial, o serviço de fresamento CNC de alumínio está se tornando mais do que apenas uma das etapas de fabricação. Em vez disso, é agora um fator chave no design inovador e na segurança de voo.

Com a fresagem CNC de 5 eixos, os recursos de moldagem/usinagem de precisão estão disponíveis, enquanto a fresagem CNC aeroespacial fornece o controle de qualidade de ponta a ponta que garante que cada componente da aeronave, como nervuras e vigas das asas, suporte não apenas o desempenho, mas também a segurança.

Escolher um parceiro como a JS Precision significa escolher tecnologia de ponta, qualidade confiável e cadeia de suprimentos eficiente.

Vamos tornar as asas da sua próxima inovação em aeronaves mais fortes. Envie-nos seus desenhos ou informe-nos suas necessidades e forneceremos um estudo de viabilidade técnica personalizado e uma oferta muito competitiva.

JS

Especialista em Prototipagem Rápida e Fabricação Rápida

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