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Lavorazione CNC aerospaziale: una guida completa alla lavorazione CNC di precisione

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HITOP / Blog / <a href="https://hitopindustrial.com/it/lavorazione-cnc-aerospaziale/" title="Lavorazione CNC aerospaziale: una guida completa alla lavorazione CNC di precisione">Lavorazione CNC aerospaziale: una guida completa alla lavorazione CNC di precisione

I componenti aerospaziali sono sviluppati e progettati utilizzando la migliore tecnologia, garantendo che soddisfino gli standard più elevati. La progettazione di componenti di ingegneria aerospaziale richiede precisione per soddisfare le esigenze del settore. 

Ad esempio, i componenti degli aeromobili devono funzionare sotto pressione; quindi, non c'è spazio per errori nel loro funzionamento. Questi componenti devono essere robusti e non devono rompersi sotto stress durante il funzionamento. 

Passeggeri che salgono a bordo di un aereo Ryanair, mostrano la precisione della lavorazione CNC aerospaziale sulla struttura dell'aereo

In questo caso, la lavorazione CNC può essere un metodo affidabile per produrre parti così significative. Macchine CNC garantire precisione, qualità dei materiali e accuratezza. Con la lavorazione CNC, è possibile una produzione rapida e precisa di parti essenziali del settore aerospaziale. 

In questo articolo discuteremo in dettaglio dei componenti aerospaziali delle macchine CNC, dei materiali utilizzati e del motivo per cui sono importanti. 

Che cos'è la lavorazione CNC aerospaziale?

Illustrazione in vista esplosa dei componenti di un aereo da caccia insieme al processo di fresatura CNC per strutture aerospaziali a pareti sottili

La lavorazione CNC utilizza una tecnica di produzione sottrattiva in cui il materiale viene rimosso secondo il progetto. La macchina dispone di determinati software e codici per eseguire funzioni specifiche. Queste funzioni controllano gli strumenti e le materie prime. Le materie prime includono metalli, leghe e plastica ad alta densità. 

Le funzioni automatizzate tagliano i materiali e aggiungono gli ultimi ritocchi con il minimo intervento umano. Dopo che il programma per computer ha eseguito tutti i codici e le funzioni, il prodotto finale è preciso e resistente. Questi componenti possono includere cerniere, morsetti e componenti di dimensioni personalizzate per aeromobili. 

Un componente con le stesse misure può essere realizzato mediante lavorazione CNC. Queste parti sono realizzate in modo tale da garantire un funzionamento regolare e senza intoppi.

Quali sono i vantaggi della lavorazione CNC per le parti aerospaziali?

Lavorazione CNC presenta numerosi vantaggi se utilizzato per realizzare parti aerospaziali, tra cui: 

Prestazioni migliorate

Le parti dell'aereo devono funzionare sotto pressione, quindi non c'è margine di guasto. Macchine CNC rendere i componenti degli aerei precisi e resistenti. Di conseguenza, le parti assemblate funzionano in modo eccellente nell'aria. Inoltre, la lavorazione CNC può modellare metalli difficili come titanio, che è un materiale aeronautico essenziale. 

Parti leggere

La lavorazione CNC può produrre componenti piccoli e sottili, il che ha il vantaggio di rendere l'aereo leggero. Nonostante il telaio sottile, questi componenti sono comunque robusti. 

Alta efficienza

L'industria aerospaziale utilizza alcuni dei progetti più complessi per realizzare parti complesse. Le macchine CNC sono in grado di realizzare queste parti senza difetti. Nel complesso, gli strumenti automatizzati danno vita a componenti efficienti e affidabili. 

Conveniente

Dopo l'impostazione primaria, la lavorazione CNC è economicamente vantaggiosa quando vengono realizzate più parti contemporaneamente. Inoltre, lo spreco di materiale è inferiore nella lavorazione CNC e sono pochi i componenti che verranno scartati a causa di guasti. Rende l'intero processo più redditizio. 

Lavorazione di precisione

La produzione computerizzata offre parti realizzate con precisione che si incastrano senza spazi o costrizioni. Si tratta di una caratteristica significativa delle parti affidabili e di alta qualità che si prevede verranno utilizzate nell'industria aerospaziale.

Guasto minimo 

Le parti metalliche realizzate con metodi tradizionali possono presentare errori di precisione dovuti agli strumenti azionati manualmente. Può essere causa di guasti ai componenti e compromettere del tutto il funzionamento di un aereo. La lavorazione CNC automatizza ogni processo seguendo rigorosamente le linee guida di progettazione e dimensioni. Le parti realizzate in questo modo sono più all'altezza dello standard e non falliscono in termini di prestazioni. 

Come viene eseguita la lavorazione CNC per componenti aerospaziali?

Una precisa fresatrice CNC viene utilizzata per produrre diversi componenti aerospaziali. Le complesse parti geometriche degli aerei e dei razzi hanno forme complesse; quindi, possono essere prodotti solo su misura precisa macchine CNC multiasse

Fresatrice CNC in funzione con nebbia di refrigerante, che realizza componenti aerospaziali precisi

L'utilizzo di queste macchine riduce i tempi di produzione e gli errori che possono verificarsi nelle macchine a operazione singola. L’obiettivo è garantire pezzi altamente funzionali e precisi. 

Inoltre, per modellare il metallo grezzo o il materiale plastico viene utilizzato un tornio CNC di precisione. Questo metodo sottrattivo può essere utile per creare forme cilindriche come elementi di fissaggio, alberi e cerniere e morsetti di connettori. 

Lavorazione CNC a 5 assi

Come sappiamo, le parti degli aerei sono complesse e richiedono la massima precisione. Usare un Macchina CNC a 5 assi è la soluzione qui. Queste macchine consentono agli strumenti di muoversi simultaneamente in cinque direzioni per una produzione precisa. Le direzioni includono l'asse X, l'asse Y, l'asse Z e gli assi A e B per il movimento in avanti e all'indietro.

Lo spostamento simultaneo della parte in lavorazione in tutte queste direzioni elimina la necessità di ulteriori impostazioni per girarsi. È un processo di produzione altamente efficiente e facile da manovrare. Inoltre, diversi pezzi complessi possono essere trasformati in macchina in un batter d'occhio, anche se hanno specifiche diverse. Per le parti meno complesse è possibile utilizzare una macchina CNC a 3 o 4 assi. 

Quali sono i materiali comuni utilizzati nella lavorazione CNC aerospaziale?

Un aereo può pesare da 1.500 libbre a oltre 800.000 libbre. Il peso della materia prima nelle parti aerospaziali e le loro dimensioni possono influire sul pieno carico. I materiali leggeri e resistenti sono preferiti nella lavorazione CNC aerospaziale poiché devono essere abbastanza resistenti da volare ma meno ingombranti. Alluminio, titanio, plastica ad alta densità e leghe metalliche sono utili nell'industria aerospaziale. 

Impianto di produzione aerospaziale con operaio che ispeziona una fila di motori a razzo, che mostra l'ingegneria di precisione

L'alluminio è preferito per le sue proprietà altamente malleabili in quanto può essere colato in fogli sottili. Il titanio e le sue leghe sono resistenti. Questo metallo naturale è noto per essere 50 volte più leggero e 30 volte più leggero più forte dell'acciaio

Alluminio

L'alluminio è comunemente usato nella produzione di parti aerospaziali. Ha resistenza alla trazione ed è leggero. La sua natura altamente formabile rende la lavorazione CNC più semplice e veloce. Le leghe di alluminio vengono utilizzate nell'industria aerospaziale per aggiungervi proprietà più desiderabili. 

Ad esempio, la lega 7075 contiene zinco, che aggiunge maggiore resistenza alla fatica. È adatto per ali, pinne e strutture di supporto della fusoliera. La lega di alluminio con rame viene utilizzata per la sua lavorabilità e resistenza. Le ali degli aerei e la struttura della fusoliera vengono lavorate utilizzando questa lega. 

Quando magnesio e silicio vengono aggiunti all'alluminio, la lega diventa resistente alla corrosione e ha una migliore formabilità.

Titanio 

Il titanio e le sue leghe sono utilizzati nei componenti aerospaziali poiché sono leggeri e resistenti. Il metallo presente in natura è resistente alla corrosione e ha un elevato rapporto resistenza/peso, il che implica che un materiale minore può offrire maggiore resistenza. 

Alcuni ottimi esempi di velivoli basati sul titanio sono l'F-22, il Boeing B787 e l'UH-60. Il materiale viene utilizzato prevalentemente in pale, alberi, dischi e cellule. Il titanio può essere lavorato a un numero di giri inferiore per ottenere i migliori risultati, poiché potrebbe portare al deterioramento dell'utensile a causa della sua elevata resistenza. Tuttavia, vale la pena fare uno sforzo extra grazie alle sue diverse proprietà. 

Plastica ad alta densità

Gli interni di un aereo sono una miscela di metallo e polimeri per renderlo funzionale. Poiché i polimeri sono leggeri, riducono l’ingombro complessivo dell’aereo. Le porte dell'aereo, i pannelli a parete, i condotti dei cavi e i cuscinetti sono realizzati con plastica ad alte prestazioni. 

Materie plastiche come policarbonato PTFE, Ultem e PEEK vengono utilizzate nella lavorazione CNC di parti aerospaziali complesse. Questi materiali vengono utilizzati anche per braccioli, cruscotti, valvole, vassoi della cabina e tavoli. A causa del forte accumulo e della minore frattura sotto stress, le plastiche ad alta densità sono migliori rispetto ad altre plastiche. 

Finitura superficiale per parti di aeromobili lavorate a CNC

Le parti degli aerei devono avere trattamenti superficiali per renderli più durevoli durante il loro utilizzo.

Verniciatura a polvere

La verniciatura a polvere rende le parti lavorate a CNC resistenti ai graffi e alla perdita di colore. Il rivestimento in polvere di PTFE non abrasivo rende il metallo o la plastica esteticamente più gradevoli. È disponibile in vari colori ed è resistente alle alte temperature fino a 600°F. 

Lucidatura

Uno strumento di lucidatura viene utilizzato per lucidare la superficie dell'aereo per renderla più liscia. Le parti altamente abrasive vengono lucidate, lasciando dietro di sé una superficie lucida e liscia. La lucidatura migliora l'aspetto del materiale evitando anche scheggiature sulla superficie. Un metallo lucidato è anche più durevole di uno non lucidato.

Anodizzazione

Una soluzione elettrolitica viene utilizzata per formare uno strato di ossido sul metallo. Questi strati prevengono la corrosione e l'abrasione del metallo in caso di sollecitazioni elevate e sbalzi di temperatura. Una miscela di acido fosforico e acido solforico borico può essere utilizzata per anodizzare parti aerospaziali. 

L'anodizzazione di tipo II e di tipo III viene eseguita per le parti aerospaziali. Il tipo II viene utilizzato per rendere la superficie esteticamente più gradevole. Viene aggiunto un altro strato di tipo III per rendere il materiale più resistente a vari elementi ambientali. Inoltre, l'anodizzazione con acido cromico (CAA) viene utilizzata per trattare le leghe di alluminio ad alta resistenza.

Passivazione

La passivazione rende il metallo non corrosivo e gli conferisce lucentezza. Una soluzione chimica come acido nitrico e citrico viene utilizzata per rimuovere gli ioni liberi e la ruvidità dal materiale. Il bagno acido crea uno strato protettivo di ossido sul metallo, preservando la superficie dalle alte temperature più a lungo. Generalmente, per il processo di passivazione vengono utilizzati metodi di galvanizzazione, azzurramento e immersione. 

Conclusione: 

La lavorazione CNC nel settore aerospaziale è fondamentale nella produzione di aerei da combattimento, aerei cargo, veicoli spaziali o aerei passeggeri. Ogni parte è realizzata con cura secondo le misure precise. 

Il processo di produzione CNC è economico ed efficiente. Migliora la sicurezza delle imbarcazioni nell'aria. Quando si lavorano parti di aeromobili, è necessario prestare particolare attenzione all'utilizzo della giusta dimensione e scala degli strumenti. 

Un modo per evitare errori è eseguire una simulazione utilizzando il software CNC. Aiuterà a evitare eventuali errori e ad apportare modifiche alla lavorazione, se necessario, prima della produzione in serie. Collaborare con HiTop Progettazione stampi industriali E Professionisti del CNC assicurerà pezzi precisi e di alta qualità

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