Otomasi Mendorong Produksi Bagian Roket ke Tingkat Baru

Munculnya perusahaan pengembangan kendaraan angkasa swasta telah mengubah lingkungan manufaktur untuk komponen roket dan satelit. Sebelumnya, organisasi pemerintah, termasuk NASA dan Departemen Pertahanan AS, menyponsori sebagian besar manufaktur terkait angkasa. Sekarang, pengusaha bermoney di balik Blue Origin, SpaceX dan Virgin Galactic mendorong kemajuan teknologi angkasa generasi berikutnya.

Bisnis angkasa swasta yang berkembang merupakan industri baru dengan hubungan baru, persyaratan baru dan peluang baru bagi produsen.

Gray Manufacturing Technologies adalah salah satu vendor yang mendapat manfaat. Bengkel berbasis di Denver, N.C. ini telah mengambil keuntungan dari peluang tersebut dengan aplikasi pemesinan canggih dan, yang paling penting, teknologi otomatisasi untuk memenuhi permintaan yang meningkat dari industri penerbangan angkasa.

Campuran produk Gray tinggi dan volume bagian individu rendah. "Sebagian besar bisnis kami adalah penerbangan [pesawat] atau komponen angkasa dan satelit," kata Gary Holcomb, presiden dan CEO Compass Precision, induk Gray. "Sebagian besar pekerjaan lima hingga 10 potongan, dan sebagian besar berbeda dari pekerjaan sebelumnya. Itu bukan prototipe tepat tetapi bagian yang rumit dalam volume sangat kecil, dan kami mengirim lebih dari 100 pekerjaan per bulan."

Karena perusahaan kendaraan angkasa selalu memodifikasi dan meningkatkan teknologi mereka, perubahan teknik sering terjadi. "Kami mungkin membuat lima bagian untuk pelanggan, lalu mereka mungkin memesan lima bagian lagi, namun dengan dimensi yang berbeda," penjelasan Holcomb. "Ada pemberitahuan perubahan yang sering dan banyak perpindahan masuk dan keluar dari jadwal produksi. Kami mungkin mendapatkan enam pesanan yang jatuh tempo tiga bulan dari sekarang, namun satu minggu kemudian mereka membutuhkan dua dari pesanan lebih cepat sementara dua lainnya dipindahkan keluar dari jadwal produksi."

Otomasi terbukti menjadi komponen kunci dari pendekatan Gray terhadap layanan pemesinan produk angkasa dan satelit. "Saat pertama kali kita membahas otomatisasi, kita melihatnya dari masalah kapasitas," kata Gray Manufacturing Operations Manager Evan Grose. "Kami tidak punya ruang untuk terus memuat bagian yang sama berulang kali pada palet yang sama."

Untuk meningkatkan waktu aktif poros dan fleksibilitas produksi, bengkel tersebut mendapatkan dua mesin pemesinan lima sumbu MILL E 700 U dari GF Machining Solutions LLC, Lincolnshire, Ill., yang terletak dalam sel yang termasuk robot modular System 3R Transformer bersama dengan stasiun pemuatan 12 palet. Robot berjalan pada rel untuk berpindah palet masuk dan keluar dari mesin, serta untuk memuat dan membongkar palet secara offline di stasiun pemuatan. Kemampuan gabungan ini menyediakan operasi lights-out yang diperpanjang di Gray.

Otomatisasi GF Machining Solutions memungkinkan Gray untuk menangani beban kerja volume rendah/campuran tinggi dengan efisien. "Fleksibilitas peralatan sangat penting," kata Holcomb. "Siang hari kami fokuskan sumber daya kami untuk membuat pekerjaan satu, dua atau lima potongan untuk pelanggan angkasa. Lalu, sebelum pulang, kami mengambil pekerjaan non-angkasa—basically pekerjaan penerbangan volume lebih tinggi yang sudah diprogram—dan menjalankannya di malam hari. Kami memanfaatkan apa yang ditawarkan MILL E 700s dalam hal kemampuan pemrograman untuk kelompok yang rumit, sangat kecil selama siang hari, lalu menggunakan kemampuan otomatisasi untuk pekerjaan non-angkasa volume lebih tinggi yang kami jalankan lights out."

Berbeda dengan sistem multi-palet umum yang mungkin membatasi jumlah produksi tanpa pengawasan pada apa saja yang dimuat pada palet sebelum lampu dimatikan, sistem robot Transformer menghapus palet dengan pekerjaan yang selesai dari mesin dan menggantinya dengan palet yang telah dimuat. Lalu ia membongkar dan memuat ulang bagian pada palet yang diam sementara pemesinan berlanjut tanpa gangguan. "Kami menyebutnya sebagai otomatisasi untuk otomatisasi," kata Holcomb.

Untuk operasi tanpa pengawasan, deteksi patah alat diatur dalam program pemesinan. Jika alat patah, mesin berhenti dan mengganti alat. Mesin MILL E 700 U memiliki penyimpanan alat yang lebih dari cukup untuk mendukung operasi tanpa pengawasan yang diperpanjang Gray, dengan kompensasi aus alat dan penggantian alat redundan yang disebut dalam program sesuai kebutuhan.

"Kami melanjutkan jalur otomatisasi karena kompleksitas pekerjaan yang meningkat dan karena sulit untuk menemukan karyawan dengan keterampilan teknis yang tepat," penjelasan Holcomb. "Kami memilih robot Transformer yang kuat daripada robot berhubung karena kemampuan mesin pemesinan untuk membuat gerakan yang kompleks membuat penggunaan robot berhubung penuh tidak perlu," katanya menambahkan.

Alternatif untuk sistem otomatisasi robotik adalah lebih banyak mesin, kata Holcomb, "dan tergantung pada berapa banyak mesin yang digunakan, lebih banyak orang juga, karena kita tidak dapat mengharapkan operator untuk menjalankan tujuh atau delapan mesin. Berdasarkan tingkat pesanan 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 memperoleh mesin."

Saat volume bagian saat ini rendah, volume yang lebih tinggi diantisipasi yang akan memungkinkan bengkel untuk mengeksploitasi sepenuhnya kemampuan mesin lima sumbu Mikron MILL dan sistem palet robotik. "Volume lebih tinggi dalam kasus ini tidak berarti jutaan potongan," kata Holcomb, "Kami membutuhkan beberapa lusin potongan dibanding lima hingga 10."

Otomasi akan semakin penting seiring pertumbuhan dan matangnya bisnis kendaraan angkasa komersial. Menurut Holcomb, bengkel sedang mengalami perpindahan ke volume bagian yang lebih tinggi yang telah diprogram. Ini berarti kurang permintaan untuk pemrograman dan lebih banyak permintaan untuk waktu mesin yang diperpanjang yang disediakan oleh sel otomatisasi GF Machining Solutions.

Holcomb lanjut mengatakan bahwa kecepatan pemesinan, selain otomatisasi, adalah kunci untuk produksi komponen penerbangan dan kendaraan angkasa yang berhasil—yang sebagian besar memerlukan pemrosesan bagian aluminium yang rumid pada rpm tinggi.

Selain dua mesin dalam sel otomatisasi, Gray memiliki Mikron MILL E 500 U dan MILL S 600 yang memiliki carousel tujuh palet. Satu mesin memiliki poros 36.000 rpm, yang lain 20.000 rpm.

Berkontribusi pada responsivitas dan efisiensi bengkel, Gray berkomitmen pada pendekatan "single-setup" untuk pemesinan, menurut Jerry Soots, ex-general manager dan presiden Gray Manufacturing dan sekarang konsultan. Untuk mencapai tujuan produksi ini pada mesin frais lima sumbu, Soots menjelaskan, Gray meninggalkan tab strategis tebal 0.005"- hingga 0.010"- pada benda kerja mentah dan memegang pekerjaan dalam fixture slope yang memungkinkan pemesinan semua fitur bagian.

Fixture ini memberikan jarak yang cukup antara bawah bagian dan mesin. Karena ini, bengkel dapat mencapai fitur di bawah dan memesinan pada setiap sudut. Setelah bagian selesai, diukur pada CMM; saat sudah mematuhi, mereka memotong tab.

Industri manufaktur angkasa swasta yang berkembang pesat menciptakan hubungan baru antara perusahaan angkasa dan pemasoknya. Tiga puluh tahun yang lalu, vendor harus menawarkan kemampuan mereka kepada perusahaan penerbangan, yang umumnya tidak secara aktif mencari pemasok. Kecuali suatu bagian merupakan bagian dari program pesawat baru, perubahan desain bagian jarang terjadi.

"Saat ini, perusahaan angkasa komersial melakukan semua secara langsung," kata Holcomb, "Ini adalah pola pikir yang sepenuhnya berbeda. Mereka secara agresif mencari pemasok terkualifikasi yang dapat merespons aliran produk baru yang konstan dan perubahan desain berkelanjutan.

"Sertifikasi ISO terbaru dan AS 9100D adalah kualifikasi minimum. Anda harus sangat kompeten secara teknis. Anda harus dapat membuat bagian yang menuntut ini dalam volume relatif rendah, kadang dalam aluminium, kadang dalam bahan yang lebih sulit. Anda harus cukup cepat untuk mengakomodasi fleksibilitas yang mereka butuhkan dalam jadwal produksi. Frais lima sumbu dan otomatisasi kami dari GF Machining Solutions memainkan peran kunci dalam mencapai semua kebutuhan ini."

Untuk informasi tentang Gray Manufacturing Technologies, kunjungi gray-mfg.com atau hubungi 704-489-2206. Untuk informasi tentang GF Machining Solutions, kunjungi www.gfms.com atau hubungi 800-282-1336.