Otomasi Menempatkan Produksi Bagian Roket ke Orbit
Munculnya perusahaan pengembangan kendaraan ruang angkasa swasta telah mengubah lingkungan manufaktur untuk komponen roket dan satelit. Sebelumnya, organisasi pemerintah, termasuk NASA dan Departemen Pertahanan AS, mensponsori sebagian besar manufaktur yang berhubungan dengan ruang angkasa. Kini, pengusaha kaya di balik Blue Origin, SpaceX, dan Virgin Galactic mendorong kemajuan teknologi luar angkasa generasi berikutnya.
Bisnis luar angkasa pribadi yang berkembang merupakan industri baru dengan hubungan baru, persyaratan baru, dan peluang baru bagi produsen.
Grey Manufacturing Technologies adalah salah satu vendor yang diuntungkan. Toko yang berbasis di Denver, N.C. telah memanfaatkan peluang tersebut dengan penerapan permesinan canggih dan, yang terpenting, teknologi otomatisasi untuk memenuhi permintaan industri penerbangan luar angkasa yang terus meningkat.
Bauran produk Gray tinggi dan volume bagian individual rendah. “Sebagian besar bisnis kami adalah kedirgantaraan [pesawat] atau komponen luar angkasa dan satelit,” kata Gary Holcomb, presiden dan CEO Compass Precision, perusahaan induk Gray. “Kebanyakan pekerjaan terdiri dari lima hingga 10 buah, dan sebagian besar berbeda dari pekerjaan sebelumnya. Mereka bukan prototipe tetapi merupakan bagian yang rumit dalam volume yang sangat kecil, dan kami mengirimkan lebih dari 100 pekerjaan per bulan.”
Karena perusahaan kendaraan luar angkasa terus-menerus memodifikasi dan meningkatkan teknologi mereka, perubahan teknik sering terjadi. “Kami mungkin membuat lima bagian untuk satu pelanggan, kemudian mereka dapat memesan lima bagian lagi, tetapi dengan dimensi yang berbeda,” jelas Holcomb. “Sering ada pemberitahuan perubahan dan banyak keluar masuk jadwal produksi. Kami mungkin mendapatkan enam pesanan yang jatuh tempo tiga bulan dari sekarang, tetapi seminggu kemudian mereka membutuhkan dua pesanan lebih cepat sementara dua lainnya dikeluarkan dari jadwal produksi.”
Otomatisasi telah terbukti menjadi komponen kunci dari pendekatan Gray terhadap layanan permesinan produk luar angkasa dan satelit. “Ketika kami pertama kali berbicara tentang otomatisasi, kami melihatnya dari masalah kapasitas,” kata Manajer Operasi Manufaktur Gray Evan Grose. “Kami tidak memiliki ruang untuk terus memuat bagian yang sama berulang kali pada palet yang sama.”
Untuk meningkatkan waktu kerja spindel dan fleksibilitas produksi, bengkel memperoleh dua pusat permesinan MILL E 700 U lima sumbu dari GF Machining Solutions LLC, Lincolnshire, Illinois, yang terletak di sel yang mencakup robot modular System 3R Transformer bersama dengan 12- stasiun pemuatan palet. Robot mengendarai rel untuk mengganti palet masuk dan keluar dari mesin, serta untuk memuat dan menurunkan palet secara offline di stasiun pemuatan. Kemampuan gabungan ini menyediakan operasi pemadaman lampu yang diperpanjang di Gray.
Otomatisasi GF Machining Solutions memungkinkan Gray menangani beban kerja volume rendah/campuran tinggi secara efisien. “Fleksibilitas peralatan sangat penting,” kata Holcomb. “Pada siang hari kami memfokuskan sumber daya kami untuk membuat pekerjaan satu, dua, atau lima bagian untuk pelanggan luar angkasa. Kemudian, sebelum pulang, kami mengambil pekerjaan non-ruang—pada dasarnya pekerjaan dirgantara bervolume lebih tinggi yang sudah diprogram—dan menjalankannya di malam hari. Kami memanfaatkan apa yang ditawarkan MILL E 700s dalam hal kemampuan program untuk pekerjaan yang rumit dan sangat kecil di siang hari, kemudian menggunakan kemampuan otomatisasi untuk pekerjaan non-ruang dengan volume yang agak lebih tinggi yang kami habiskan.”
Tidak seperti sistem multi-pallet tipikal yang dapat membatasi jumlah produksi yang tidak dijaga hingga apa pun yang dimuat di palet sebelum lampu dimatikan, sistem robotik Transformer memindahkan palet dengan pekerjaan yang sudah selesai dari mesin dan menggantinya dengan palet yang dimuat. Ini kemudian membongkar dan memuat kembali bagian-bagian pada palet yang tidak digunakan saat pemesinan berlanjut tanpa gangguan. “Kami menyebutnya sebagai otomatisasi untuk otomatisasi,” kata Holcomb.
Untuk operasi tanpa pengawasan, deteksi kerusakan pahat diatur dalam program pemesinan. Jika alat rusak, mesin berhenti dan mengganti alat. Alat berat MILL E 700 U memiliki penyimpanan alat yang lebih dari cukup untuk mendukung operasi Gray yang diperpanjang, dengan kompensasi keausan pahat dan penggantian perkakas yang berlebihan yang dipanggil dalam program jika diperlukan.
“Kami melanjutkan ke jalur otomatisasi karena meningkatnya kompleksitas pekerjaan kami dan karena lebih sulit untuk menemukan karyawan dengan keahlian teknis yang tepat,” jelas Holcomb. “Kami memilih robot Transformer yang tangguh daripada robot artikulasi karena kemampuan pusat permesinan untuk membuat gerakan kompleks membuat penggunaan robot artikulasi penuh tidak diperlukan,” tambahnya.
Alternatif untuk sistem otomasi robot adalah lebih banyak mesin, kata Holcomb, “dan tergantung pada berapa banyak mesin yang digunakan, lebih banyak orang juga, karena kami tidak dapat mengharapkan operator menjalankan tujuh atau delapan mesin. Berdasarkan tingkat pesanan kami saat ini dan tanpa robotika, kami akan membutuhkan setidaknya tiga mesin lagi untuk total lima dan dua orang lagi. Dan pada titik ini dalam bisnis kami, lebih sulit untuk menemukan orang daripada membeli mesin.”
Sementara volume bagian saat ini rendah, volume yang lebih tinggi diantisipasi yang akan memungkinkan toko untuk sepenuhnya memanfaatkan kemampuan mesin lima sumbu Mikron MILL dan sistem palet robot. “Volume yang lebih tinggi dalam kasus ini tidak berarti jutaan keping,” kata Holcomb, “Kami membutuhkan beberapa lusin keping, bukan lima hingga 10.”
Otomasi akan menjadi lebih penting seiring dengan tumbuh dan berkembangnya bisnis kendaraan luar angkasa komersial. Menurut Holcomb, toko sedang mengalami migrasi ke volume suku cadang yang lebih tinggi yang telah diprogramnya. Ini berarti lebih sedikit permintaan untuk pemrograman dan lebih banyak permintaan untuk waktu mesin yang diperpanjang yang disediakan oleh sel otomatis GF Machining Solutions.
Holcomb melanjutkan dengan mengatakan bahwa kecepatan pemesinan, selain otomatisasi, sangat penting untuk keberhasilan produksi komponen kendaraan dirgantara dan luar angkasa—yang sebagian besar memerlukan pemrosesan suku cadang aluminium yang rumit pada rpm tinggi.
Selain dua mesin dalam sel otomatis, Gray memiliki Mikron MILL E 500 U dan MILL S 600 yang memiliki fitur carousel tujuh palet. Satu mesin memiliki spindel 36.000 rpm, yang lain memiliki 20.000 rpm.
Berkontribusi pada respons dan efisiensi toko, Gray berkomitmen pada pendekatan "pengaturan tunggal" untuk permesinan, menurut Jerry Soots, mantan manajer umum dan presiden Gray Manufacturing dan sekarang menjadi konsultan. Untuk mencapai tujuan produksi ini pada mesin penggilingan lima sumbu, jelas Soots, Gray meninggalkan tab setebal 0,005" hingga 0,010" yang ditempatkan secara strategis pada benda kerja mentah dan mencengkeram pekerjaan dalam perlengkapan pas yang memungkinkan pemesinan semua fitur bagian.
Fixturing memberikan banyak jarak antara bagian bawah bagian dan mesin. Karena itu, toko dapat menjangkau fitur di bawah dan mesin di setiap sudut. Setelah bagian selesai, itu diukur pada CMM; jika sudah sesuai, mereka akan mematikan tab.
Industri manufaktur ruang angkasa swasta yang sedang berkembang menciptakan hubungan baru antara perusahaan pesawat ruang angkasa dan pemasok mereka. Tiga puluh tahun yang lalu, vendor harus menawarkan kemampuan mereka kepada perusahaan kedirgantaraan, yang umumnya tidak secara aktif mencari pemasok. Kecuali sebuah komponen adalah bagian dari program pesawat baru, perubahan desain bagian jarang terjadi.
“Hari ini, perusahaan ruang angkasa komersial melakukan segalanya dengan cepat,” kata Holcomb, “Ini adalah pola pikir yang sama sekali berbeda. Mereka secara agresif mencari pemasok yang memenuhi syarat yang dapat responsif terhadap aliran konstan produk baru mereka dan perubahan desain yang berkelanjutan.
“Sertifikasi ISO terbaru dan AS 9100D adalah kualifikasi minimum. Anda harus sangat kompeten secara teknis. Anda harus dapat membuat suku cadang yang menuntut ini dalam volume yang relatif rendah, terkadang dalam aluminium, terkadang dengan bahan yang lebih sulit. Anda harus cukup gesit untuk mengakomodasi fluiditas yang mereka butuhkan dalam penjadwalan produksi. Pabrik lima sumbu dan otomatisasi kami dari GF Machining Solutions memainkan peran kunci dalam mencapai semua tuntutan ini.”
Untuk informasi tentang Grey Manufacturing Technologies, kunjungi grey-mfg.com atau hubungi 704-489-2206. Untuk informasi tentang GF Machining Solutions, kunjungi www.gfms.com atau hubungi 800-282-1336.
