Kiểm tra tự động cho hàng không vũ trụ thông qua CT

Trong bối cảnh đại dịch COVID-19, gần 75% đội máy bay của thế giới đã ngừng hoạt động vào lúc cao điểm, nghĩa là chỉ còn dưới 7.500 máy bay vẫn hoạt động trên không. Một số ước tính cho biết rằng sẽ mất tối thiểu hai năm rưỡi sau đỉnh điểm của đại dịch vi-rút corona để 75% mặt đất có thể bay lên bầu trời một lần nữa. Khi sự lây lan của vi-rút được kiểm soát, bản chất thiết yếu toàn cầu của ngành hàng không có nghĩa là ngành này sẽ tiếp tục tăng trưởng như trước khi có COVID-19 và hiện thực hóa đội bay hơn 35.000 người vào năm 2030. Hành khách sẽ lại có các kỳ nghỉ, nhu cầu vận chuyển hàng hóa sẽ tiếp tục và số lượng máy bay được sản xuất cho mục đích quân sự và nghiên cứu sẽ tăng trở lại. Có khả năng ngành công nghiệp này vẫn sẽ tăng trưởng trong một thập kỷ, bất chấp thảm họa toàn cầu.

Giữa biến động phát sinh cơ hội

Khi những tác động ban đầu của đại dịch bắt đầu giảm bớt, ngành hàng không vũ trụ sẽ chuyển sự chú ý sang việc tăng cường sử dụng các công nghệ thế hệ tiếp theo để tăng hiệu quả trong bối cảnh 'bình thường mới'.

Một trong những công nghệ như vậy là Chụp cắt lớp điện toán nội tuyến (CT): quá trình quét mang tính cách mạng sẽ giúp nâng cao năng lực trong thế hệ sản xuất hàng không tiếp theo. Chúng ta có thể sẽ thấy các doanh nghiệp đầu tư vào các công nghệ cao cấp mang tính đột phá, sẵn sàng cho những thập kỷ tiếp theo và thay đổi thị trường. Tuy nhiên, không chắc rằng sẽ có một phương pháp duy nhất phù hợp với mọi cách tiếp cận để phục hồi sau đại dịch – với mỗi tổ chức là duy nhất về mô hình doanh thu của mình, một số tổ chức sẽ ít bị ảnh hưởng về mặt kinh tế hơn những tổ chức khác. Một phân tích nhanh về hàng không vũ trụ, các nhà sản xuất tên lửa và chính phủ cho chúng ta biết rằng lợi nhuận từ những người dẫn đầu trong các lĩnh vực này không phải lúc nào cũng do người tiêu dùng thúc đẩy.

Trong trường hợp của ngành công nghiệp tên lửa, một tỷ lệ lớn tài sản được tài trợ bởi ngành công nghiệp tư nhân và các tỷ phú. Đối với các lĩnh vực chính phủ, cho dù đó là hệ thống tên lửa, đạn dược hay thiết bị đẩy, chúng tôi nhận thấy các chính phủ trên thế giới đã trả trước một khoản tiền lớn cho sự phát triển trong tương lai của họ.

Khi quá trình sản xuất máy bay tiếp tục trở lại và khi quá trình sản xuất leo thang để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng, nhu cầu liên tục về kiểm tra tự động sẽ lại phát sinh. CT tiên tiến phát hiện hư hỏng cấu trúc và lỗi sản xuất trên cả các bộ phận hàng không vũ trụ bên trong và bên ngoài sẽ giúp xác định lại máy bay trong tương lai của chúng ta. Những tiến bộ trong Kiểm tra Không phá hủy (NDT) có nghĩa là chúng ta đang chứng kiến ​​sự phát triển không ngừng trong các công cụ được sử dụng cho Tự động nhận dạng lỗi (ADR) và chụp ảnh có độ phân giải cao. Những thợ cơ khí này kiểm tra sự phức tạp của kỹ thuật thông qua việc phân tích các cơ chế quan trọng của chuyến bay, cho phép cải tiến và an toàn hàng không.

Độ chín của thiết bị NDT đã giải quyết một số thách thức quan trọng nhất mà những người xử lý CT cho hàng không vũ trụ phải đối mặt – từ tốc độ quét đến độ chính xác của hình ảnh và từ cường độ lao động đến hiệu quả hoạt động. Là người sử dụng thiết bị quét mang tính cách mạng, chúng tôi có thể cảm thấy tự tin rằng công nghệ của thập kỷ trước đã phát triển với tốc độ giúp CT tự động đảm bảo vị trí của mình trên thị trường, lấy người tiêu dùng làm trung tâm.

Khi có liên quan đến phát triển công nghệ, cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư, thường được gọi là Công nghiệp 4.0, đề cập đến cách tiếp cận 'lấy người tiêu dùng làm cốt lõi' cho mọi cải tiến khoa học. Chiến thuật này sử dụng những đổi mới tư duy tiến bộ để kết hợp các nền tảng sản xuất và công nghiệp truyền thống với công nghệ tiên tiến nhất. Điều này giúp các tổ chức và chuyên gia định hình lại thiết kế, kỹ thuật và sản xuất không chỉ Hình ảnh CT mà còn trên nhiều sản phẩm và dịch vụ khác nhau.

Công nghiệp 4.0 đóng một vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy hiệu quả hoạt động và tăng trưởng trên toàn thế giới, với nghiên cứu từ Accenture cho thấy rằng sự kết hợp tối ưu giữa các công nghệ có thể tiết kiệm cho các đại gia kinh doanh tới 16 tỷ USD. Rõ ràng là những lợi thế của kiểm tra tự động là rất lớn và việc sử dụng quét CT chính xác, có thể lặp lại, đáng tin cậy do ADR dẫn đầu, có thể là chất xúc tác phát triển cho ngành hàng không vũ trụ.

Kiểm tra tự động cho hàng không vũ trụ thông qua CT là gì?

Nói một cách đơn giản, kiểm tra tự động cho hàng không vũ trụ là một quá trình loại bỏ các hoạt động thủ công khỏi người dùng. Phần cứng và phần mềm hoạt động hài hòa để tự động hóa việc thực hiện kiểm tra. Họ cùng nhau thu thập và phân tích dữ liệu hình ảnh, xác định xem sản phẩm được kiểm tra là tốt hay xấu, và cuối cùng là liệu sản phẩm đó có vượt qua kiểm tra hay không.

Một sản phẩm được kiểm tra có thể được đúc khuôn hoặc sản xuất bằng phương pháp sản xuất phụ gia. Sản xuất bồi đắp cho ngành hàng không vũ trụ là một
cách sáng tạo để sản xuất các bộ phận – nó có thể được coi là một phương pháp biến đổi của kỹ thuật công nghiệp. Nó tạo điều kiện cho việc chế tạo tức thời các bộ phận máy, bao gồm các hạt nhỏ của chi tiết bên trong. Điều này làm cho nó trở thành một phương pháp cao cấp để xây dựng thành phần so với các phương pháp đúc khuôn truyền thống, có thể gây ra các hạn chế về thiết kế do đổ kim loại nóng và phụ thuộc vào khuôn. Nó trao quyền cho người tiêu dùng thiết kế và xây dựng các thành phần với mức độ phức tạp bên trong cao hơn bao giờ hết.

Người dùng CT tự động đối mặt với những thách thức gì?

Hệ thống CT là những công cụ khoa học, phức tạp. Hình ảnh CT thường yêu cầu các chuyên gia được đào tạo bài bản, được đào tạo bài bản để vận hành, bảo trì, sửa đổi và khắc phục sự cố máy một cách chính xác.

Một trong những thách thức lớn nhất với CT tự động ngày nay là nhu cầu đơn giản hóa hoạt động để người dùng ít chuyên môn hơn có thể vận hành máy hiệu quả để kiểm tra cơ khí.

Thử nghiệm không phá hủy ở tốc độ sản xuất vẫn là một trong những trở ngại quan trọng nhất trong quá trình quét CT 3D ngày nay. Điều này chủ yếu là do bản thân phân tích CT bao gồm các bộ thuật toán phần mềm phức tạp xử lý lượng lớn dữ liệu được thu thập bởi máy dò tia X. Hệ thống CT liên kết trực tiếp với phần mềm hỗ trợ nhu cầu kiểm tra chi tiết máy theo thời gian thực, đồng thời với dây chuyền sản xuất đang sản xuất chi tiết máy. Điều này thường được gọi là CT nội tuyến.

Quy trình kiểm tra và sản xuất nội tuyến này có nghĩa là các thành phần quan trọng có cấu trúc vật liệu phức tạp hoặc hình dạng bên trong được kiểm tra ở cùng tốc độ mà chúng đang được sản xuất. Không xảy ra trễ thời gian, tối đa hóa hiệu quả sản xuất và phê duyệt sản phẩm. Vì vậy, nếu một dây chuyền sản xuất tạo ra một bộ phận cứ sau 30 giây, hiệu quả tối đa sẽ yêu cầu quá trình kiểm tra tự động diễn ra trong cùng 30 giây đó. Các công nghệ khác giúp tăng cường cả tốc độ và chức năng mà sự phát triển của kiểm tra tự động, theo một số cách, vẫn còn ở giai đoạn sơ khai.

Tác động và lợi ích có thể xảy ra của việc kiểm tra tự động cho hàng không vũ trụ thông qua CT là gì?

Trong số các ngành mà NDT phục vụ, hàng không vũ trụ có thể là ngành nghiêm ngặt nhất về các yêu cầu chất lượng và quy định về độ chính xác.

Ngành công nghiệp ô tô, sử dụng NDT để kiểm tra các bộ phận máy quan trọng trong vận hành bao gồm cánh quạt và cánh tay điều khiển, nhưng rủi ro hỏng hóc bộ phận ô tô là tương đối nhỏ so với hỏng hóc bộ phận trên máy bay ở độ cao 35.000 feet. Có một loạt các yêu cầu riêng biệt trong ngành hàng không vũ trụ nhằm cải thiện chất lượng và đảm bảo an toàn.

Nhiều doanh nghiệp mới nổi trong lĩnh vực hàng không vũ trụ sẽ áp dụng sản xuất bồi đắp làm công cụ chính cho thiết kế kỹ thuật và sau đó sẽ cần thực hiện NDT thông qua 3D CT để kiểm tra các bộ phận được sản xuất. Việc sử dụng các hệ thống 3D-CT sẽ rất quan trọng đối với sự thành công về mặt danh tiếng của những công ty khởi nghiệp này và sẽ khuyến khích họ tính đến chi phí, nhân công và độ chính xác của sản xuất. Đối với các nhà lãnh đạo trong lĩnh vực hàng không vũ trụ và tên lửa thương mại như SpaceX, Blue Origin và Virgin Orbits, sản xuất phụ gia đã trở thành bản chất thứ hai. Họ là những nhà thiết kế thường xuyên của các bộ phận máy móc quy mô lớn sử dụng công nghệ sản xuất phụ gia, trong quá trình hậu sản xuất, tận dụng Kiểm tra CT 3D.

Chúng tôi cũng đã quan sát thấy các tổ chức lâu đời sử dụng phương pháp sản xuất truyền thống, chẳng hạn như đúc khuôn, đang tìm cách chẩn đoán cải tiến để hỗ trợ xây dựng chất lượng và nâng cao hiệu suất của các thành phần của họ. Chúng tôi đã chứng kiến ​​cách thức khám phá NDT thông qua 3D CT thúc giục các nhà sản xuất – quá trình xem xét kỹ lưỡng trước NDT – phân tích các thành phần và chế tạo chúng một cách thận trọng hơn ngay từ đầu.

Cách tận dụng lợi thế của kiểm tra tự động

Khi xem xét hiệu suất CT 3D, khung máy CT làm bằng đá granit mang lại độ ổn định nhiệt độ và độ rung vượt trội so với cấu trúc kim loại. Kim loại hoạt động tốt trong môi trường phòng thí nghiệm điển hình, nơi nhiệt độ được kiểm soát tương đối và không có thiết bị quy mô lớn tạo ra rung động. Tuy nhiên, quá trình quét 3D CT có thể mất hàng giờ hoặc hàng ngày để chạy tùy thuộc vào thành phần đang được kiểm tra, với thời gian vận hành máy kéo dài gây ra chênh lệch nhiệt độ hoặc tác động rung trong quá trình thu thập có thể ảnh hưởng đến chất lượng dữ liệu. Đá granit và thép có giá tương đương nhau và hầu hết các nhà cung cấp 3D CT đều cung cấp cả hai.

Khi chúng ta tìm hiểu sâu hơn một chút để đạt được hiệu suất tốt nhất có thể, điều quan trọng là phải nhận ra rằng nếu không có tự động hóa, việc bốc hàng thủ công sẽ trở thành nút cổ chai của quy trình kiểm tra. Ở một số nơi trên thế giới, nơi lao động vẫn còn tương đối rẻ, việc sử dụng lao động chân tay thay vì Trí tuệ nhân tạo (AI) sẽ khả thi hơn về mặt tài chính – chúng tôi đã thấy trường hợp một số tổ chức chọn chỉ định mười người cho một vấn đề thay vì chỉ định AI. Tuy nhiên, bất kể ai hoặc cái gì hoàn thành vai trò này, sẽ luôn có yêu cầu đối với các bộ phận của máy được chất và dỡ với khối lượng tương đối cao.

Theo thời gian, kiểm tra CT 3D cho hàng không vũ trụ sẽ hoạt động với độ tinh vi của kiểm tra 2D. Tuy nhiên, để tối đa hóa cơ hội cho sự phát triển liên tục của kiểm tra CT tự động và điều chỉnh tốc độ phân tích quét CT với tỷ lệ sản xuất, ngành công nghiệp phải tiếp tục chứng kiến ​​những cải tiến về mức độ phức tạp của công nghệ phân tích phần mềm tự động 3D. Chúng được bổ sung bằng bí quyết điện toán nhanh hơn – những tiến bộ sẽ cho phép các chuyên gia về thiết bị quét 2D đưa các giải pháp của họ vào lĩnh vực 3D.