Progetto di forgiatura aerospaziale per un fornitore di primo livello negli Stati Uniti

Panoramica del progetto

Questo caso illustra un'importante collaborazione strategica nel settore del forging aerospaziale con un importante fornitore aerospaziale di primo livello con sede negli Stati Uniti, specializzato nei sistemi di propulsione per aeromobili commerciali e militari. Il progetto ha riguardato la progettazione, la qualifica dei materiali e la produzione in serie di dischi turbina in lega di titanio ad alta integrità — componenti rotanti critici che operano in condizioni estreme di carico termico e meccanico. L'iniziativa, durata 18 mesi, ha compreso la collaborazione ingegneristica, lo sviluppo di processi conformi alle norme ASTM/AMS e la produzione certificata AS9100 su tre lotti produttivi per un totale di 472 unità forgiate con precisione. L'ambito del progetto includeva la tracciabilità completa (lotto di fusione, identificativo dello stampo, registri dei controlli non distruttivi), la verifica dimensionale conforme alla norma NAS970 e la consegna presso strutture soggette al controllo ITAR nell'Ohio e in California.

Analisi della sfida

Il cliente ha affrontato una crescente pressione per localizzare la propria capacità critica di forgiatura, a causa della volatilità della catena di approvvigionamento e del rafforzamento dei requisiti del Dipartimento della Difesa statunitense in materia di approvvigionamento. Il fornitore estero esistente presentava difficoltà legate all’uniformità non costante del flusso di grana, a occasionali discontinuità sottosuperficiali rilevate durante l’ispezione ultrasonora (secondo la norma AMS 2631) e alla mancata conformità alle tolleranze chimiche richieste per la lega di titanio Ti-6Al-4V ELI (Extra Low Interstitial), in particolare per quanto riguarda il contenuto di ossigeno e ferro. Inoltre, i tempi di consegna superavano le 24 settimane, mettendo a rischio i programmi di assemblaggio dei motori per un nuovo programma di turboventilatori. Il fornitore di primo livello necessitava urgentemente di un partner con capacità produttiva nazionale, dotato di comprovata esperienza nella forgiatura di titanio per applicazioni aerospaziali, di rigorosi controlli di processo e di capacità di risposta rapida alle richieste di modifica progettuale, senza compromettere l’integrità delle certificazioni.

Soluzione fornita

Abbiamo implementato una cella dedicata per la forgiatura aerospaziale, dotata di una pressa idraulica da 5.000 tonnellate, forni di riscaldamento in atmosfera controllata (vuoto) e sistemi di profilazione termica in tempo reale tarati con una precisione di ±1 °C. Collaborando strettamente con il team metallurgico del cliente, abbiamo ottimizzato la sequenza di forgiatura a matrice chiusa multistadio — compresi la progettazione del preformato, la deformazione a velocità di deformazione controllata e i profili di raffreddamento in aria post-forgiatura — al fine di ottenere una microstruttura equiaxiale uniforme (ASTM E112 Grado 5–6) ed eliminare le interruzioni delle linee di flusso. Tutti i billette sono stati approvvigionati da stock certificato di laminatoi statunitensi conformi ai requisiti AMS 4911, con relativa documentazione completa dei certificati di prova del laminatoio e verifica mediante analisi spettrometrica (PMI). Ogni pezzo forgiato è stato sottoposto a scansione ultrasonora automatizzata al 100% (secondo AMS 2631 Classe A), a ispezione con liquidi penetranti (AMS 2644) e a verifica dimensionale mediante macchina a coordinate misuratrice (CMM) rispetto ai modelli CAD controllati secondo le specifiche GD&T. Abbiamo implementato un sistema digitale di registrazione dei lotti, integrato con la piattaforma MRP del cliente, che consente aggiornamenti in tempo reale dello stato di avanzamento e accesso immediato alla documentazione PPAP, inclusi i rapporti di ispezione iniziale (FAI) e gli studi di capacità di processo (Cpk ≥ 1,67 per le principali dimensioni).

Risultati del progetto

Il progetto ha raggiunto un tasso di resa al primo passaggio del 99,4% su tutti e 472 i pezzi forgiati, con zero non conformità relative all’integrità metallurgica o alla conformità dimensionale. Il tempo di consegna medio è stato ridotto a 11,2 settimane — un miglioramento del 53% rispetto alle prestazioni precedenti — consentendo al fornitore di primo livello di accelerare la costruzione dei motori prototipali di due trimestri solari. I risultati delle ispezioni ultrasonore hanno evidenziato un tasso di indicazioni superiore alla sensibilità dello standard di riferimento inferiore allo 0,1%, ben al di sotto della soglia contrattuale dell’1,5%. In modo cruciale, tutti i dischi di turbina consegnati hanno superato con successo il successivo trattamento termico, la lavorazione meccanica e il collaudo finale di rotazione effettuati dal cliente, senza alcuna reiezione. Questo successo ha portato alla stipula di un accordo quadro triennale che copre altri cinque componenti in titanio e in superleghe a base di nichel, ampliando la nostra presenza nel mercato aerospaziale statunitense.

Feedback del cliente e impatto strategico

«La loro profonda comprensione della fisica della forgiatura del titanio — non semplicemente del funzionamento degli impianti — ha fatto la differenza», ha dichiarato il Direttore della Produzione Avanzata del fornitore. «Hanno considerato i nostri vincoli ingegneristici come input di progettazione non negoziali, non come ostacoli produttivi. Questa partnership ha rafforzato la nostra resilienza come fornitore di primo livello (Tier-1) e sostiene il nostro impegno verso lo status di Fornitore Affidabile del Dipartimento della Difesa (DoD).» Questo progetto aerospaziale di forgiatura dimostra la nostra capacità di supportare esigenti fornitori aerospaziali di primo livello (Tier-1) con componenti critici per la missione — unendo rigore metallurgico, disciplina normativa ed esecuzione tempestiva nel rigorosamente regolamentato mercato aerospaziale statunitense.