Детали авиакосмической отрасли отличаются высокой сложностью, для их создания применяются поверхности высокого класса «А» с непрерывностью поверхности G3. Часть деталей вовсе не имеет ни одного плоского участка, все поверхности теоретические, то есть пространственные. Кроме того, детали отличаются тонкостенностью и высокой точностью.

К таким ответственным деталям авиакосмической отрасли предъявляются самые высокие требования. Они должны быть прочными, легкими, а также удовлетворять многим другим требованиям, что достигается применением особых материалов. Наибольшую популярность нашли следующие материалы: алюминий, титан, углепластик (карбон) и другие.

Обработка каждого из этих материалов имеет само по себе сложности, особенно обработка титана. А обработка таких сложных, пространственных, тонкостенных и точных авиакосмических деталей из подобных материалов представляется еще более сложным процессом.

Всё начинается с проектирования изделия. Для проектирования подобных пространственных деталей хорошо зарекомендовала себя CAD/CAM/CAE-система NX компании Siemens. В данной системе имеется множество инструментов для поверхностного моделирования в том числе с непрерывностью G3.

Имеется модуль авиационный листовой металл (NX Aerospace Sheet Metal), в котором реализовано множество инструментов для создания элементов, характерных именно для авиакосмической отрасли, способен работать с элементами поверхностей. Моделирование и создание развертки ведется с учетом физических свойств материала.

Система позволяет вести синхронное моделирование, для быстрой и простой разработки 3d-моделей, а также работать с импортированными моделями сторонних разработчиков. Сейчас еще мало систем прямого моделирования.

А также NX обладает многими другими функциональными возможностями позволяющими быстрее и легче вести моделирование сложных деталей.

CAE-модуль NX позволяет провести анализ изделия на прочность и другие характеристики. Так обеспечивается надёжность конструкции. При этом не требуется создавать физический прототип изделия для проведения испытаний над ним. Сегодняшний уровень автоматизированного анализа позволяет быстро проводить всевозможные CAE-анализы будущего изделия.

Обработка авиакосмических деталей, как уже говорилось, вызывает некоторые сложности. Для их обработки необходимы многокоординатные обрабатывающие центы (ОЦ). Широко применяются пяти-координатные фрезерные ОЦ, портальные станки с ЧПУ, токарно-фрезерные станки, а также ряд других станков самых различных компоновок. Данные станки позволяют реализовать сложную 5-тикоординатную обработку.

Для написания управляющих программ подобной обработки на помощь опять приходит система NX. CAM-модуль NX позволяет реализовывать обработку любой сложности, начиная от 2х-координатной обработки до 5-тикоординатной обработки моноколёс или турбинных лопаток, а также синхронной обработки токарно-фрезерных ОЦ. При этом математическое обеспечение NX реализовывает наиболее оптимальные траектории перемещения.

В системе возможно реализовать самые различные операции для обработки подобных авиакосмических деталей – высокоскоростное фрезерование, плунжерное фрезерование, 5ти-координатные операции с переменной осью инструмента и множество других.

Фрезерование титана накладывает свои особенности при проектировании технологических процессов и разработке управляющих программ, более подробно об этом можно почитать здесь.

Здесь лишь можно отметить, что NX позволяет реализовать все условия, которые необходимо соблюдать при фрезеровании титана, тоже самое касается и токарной обработки титана.

Соответственно обработка подобных деталей требует прогрессивных металлорежущих инструментов, измерительного оборудования, а также проектирования специальной станочной оснастки.

Единое информационное пространство

Имея подобные CAD/CAM/CAE инструменты под одной крышей и в сочетании с другими продуктами Siemens — Tecnomatix, PLM, PDM и многих других можно создать единое цифровое пространство. В котором используется не кусочная автоматизация, а комплексная автоматизация всего жизненного цикла изделия в рамках предприятия или даже в рамках страны.

Так, посредством своих продуктов, компания Siemens сейчас внедряет Единое цифровое пространство промышленности 4.0 в России. Примером успешного внедрения данного цифрового пространства может служить компания Maserati, которая благодаря этому достигла ошеломляющих результатов.

В таком пространстве будет создаваться не просто 3d-модель, а полноценный цифровой двойник изделия, благодаря чему все службы смогут вести свои работы автоматизированно в рамках одного пространства.

Электросамолеты

Имея подобные системы, Siemens ведет свои разработки в области авиационной промышленности, компания испытала электросамолет, который побил уже 2 мировых рекорда. Сейчас компания работает над пассажирским электросамолетом.

Резюме

Как видно, создание деталей авиакосмической промышленности является не простым процессом, каждый этап, будь то проектирование, технологическая подготовка производства или сама обработка, связан с инновационными, наукоемкими инструментами и областями знаний.

Владение автоматизированной системой на профессиональном уровне является важным моментом, ведь каждый мастер должен хорошо знать свой инструмент, чтобы создавать действительно хорошие вещи. Поэтому необходимо профессиональное обучение специалистов данным системам.

Однако, необходимо не только умение пользоваться CAD/CAM/CAE и другими системами, а также, и даже в большей степени, необходимы и глубокие знания узких тем каждого этапа создания деталей авиакосмической промышленности.

Над такими деталями работают целые отделы или команды разработчиков: конструкторов, расчетчиков, технологов, нормировщиков, метрологов, металлургов и многих других специалистов.

Не смотря на автоматизацию, наличие высококвалифицированного персонала является главным в достижении хорошего результата, особенно в авиакосмической отрасли.