Projekt kowanek lotniczych dla dostawcy pierwszego rzędu w Stanach Zjednoczonych

Przegląd projektu

Przypadek ten ilustruje strategiczne zaangażowanie w zakresie kucia lotniczego z udziałem wiodącego amerykańskiego dostawcy pierwszego stopnia (Tier-1) do przemysłu lotniczego, specjalizującego się w systemach napędowych dla samolotów cywilnych i wojskowych. Projekt obejmował projektowanie, kwalifikację materiałów oraz seryjną produkcję dysków turbiny ze stopów tytanu o wysokiej niezawodności – kluczowych wirujących elementów działających w warunkach skrajnych obciążeń termicznych i mechanicznych. Trwający 18 miesięcy projekt obejmował współpracę inżynierską, rozwój procesu zgodnego ze standardami ASTM/AMS oraz certyfikowaną produkcję zgodną z normą AS9100 w trzech partiach produkcyjnych, obejmujących łącznie 472 precyzyjnie wykute jednostki. Zakres prac obejmował pełną śledzilność (partia topienia, identyfikator matrycy, protokoły badań nieniszczących), weryfikację wymiarową zgodnie ze standardem NAS970 oraz dostawę do obiektów objętych kontrolą ITAR w stanie Ohio i Kalifornia.

Analiza wyzwań

Klient doświadczał rosnącego nacisku w celu zlokalizowania kluczowych możliwości kucia wobec niestabilności łańcucha dostaw oraz coraz surowszych wymogów zakupowych Departamentu Obrony USA. Istniejący zagraniczny dostawca klienta miał problemy z niejednolitością przepływu ziaren, okazjonalnymi nieciągłościami podpowierzchniowymi wykrywanymi podczas inspekcji ultradźwiękowej (zgodnie ze standardem AMS 2631) oraz niezgodnościami z wymaganymi tolerancjami składu chemicznego stopu tytanu Ti-6Al-4V ELI (Extra Low Interstitial), w szczególności pod względem zawartości tlenu i żelaza. Ponadto terminy realizacji przekraczały 24 tygodnie, co zagrażało harmonogramom montażu silników w ramach programu nowej generacji silników turboodrzutowych. Dostawca poziomu Tier-1 pilnie potrzebował partnera zdolnego do realizacji zamówień w kraju, posiadającego sprawdzone doświadczenie w kuciu tytanu przeznaczonego na zastosowania lotnicze, ścisłą kontrolę procesów oraz zdolność szybkiej reakcji na zmiany projektowe bez kompromisów w zakresie integralności certyfikacji.

Dostarczone rozwiązanie

Wdrożyliśmy dedykowaną komórkę kucia lotniczego wyposażoną w prasę hydrauliczną o nośności 5000 ton, piece do nagrzewania w atmosferze próżniowej oraz systemy profilowania temperatury w czasie rzeczywistym skalibrowane z dokładnością ±1°C. W ścisłej współpracy z zespołem metalurgicznym klienta zoptymalizowaliśmy wieloetapową sekwencję kucia zamkniętego — w tym projekt matryc wstępnych, odkształcanie przy kontrolowanej szybkości odkształcenia oraz profile chłodzenia powietrzem po kuciu — w celu uzyskania jednorodnej mikrostruktury równomiernie ziarnistej (klasa ASTM E112: 5–6) i wyeliminowania przerwań w liniach przepływu materiału. Wszystkie półfabrykaty pochodziły z certyfikowanego amerykańskiego materiału hutniczego spełniającego wymagania normy AMS 4911, wraz z pełnymi raportami badawczymi hutniczymi oraz weryfikacją metodą PMI. Każde kute zostało poddane 100-procentowemu automatycznemu skanowaniu ultradźwiękowemu (zgodnie z normą AMS 2631, klasa A), badaniu penetracyjnemu barwnikowemu (AMS 2644) oraz weryfikacji wymiarów za pomocą maszyny pomiarowej współrzędnościowej (CMM) zgodnie z modelami CAD kontrolowanymi przez wymagania GD&T. Zaimplementowaliśmy cyfrowy system rejestracji partii zintegrowany z platformą MRP klienta, umożliwiający aktualizacje statusu w czasie rzeczywistym oraz natychmiastowy dostęp do dokumentacji PPAP, w tym raportów FAI oraz badań zdolności procesu (Cpk ≥ 1,67 dla kluczowych wymiarów).

Wyniki projektu

Projekt osiągnął wskaźnik zgodności przy pierwszym przejściu na poziomie 99,4% we wszystkich 472 wykowanych elementach, bez żadnych niezgodności związanych z integralnością metalurgiczną lub zgodnością wymiarową. Średni czas realizacji został skrócony do 11,2 tygodnia – poprawa o 53% w porównaniu do wcześniejszych wyników – co umożliwiło dostawcy pierwszego stopnia przyspieszenie budowy prototypowych silników o dwa kwartały kalendarzowe. Wyniki badań ultradźwiękowych wykazały wskaźnik wskazań poniżej 0,1% przy czułości odniesienia, znacznie poniżej umownego progu wynoszącego 1,5%. Kluczowe jest to, że wszystkie dostarczone tarcze turbiny przeszły pomyślnie kolejne etapy procesu u klienta – obróbkę cieplną, frezowanie oraz końcowe testy obciążeniowe na wirówce – bez odrzuceń. Sukces ten doprowadził do zawarcia trzyletniej umowy ramowej obejmującej pięć dodatkowych komponentów wykonanych z tytanu oraz superstopów niklu, rozszerzającej naszą obecność na amerykańskim rynku lotniczym.

Opinie klientów i wpływ strategiczny

„Ich głęboka wiedza na temat fizyki kucia tytanu — nie tylko obsługa sprzętu — stanowiła kluczową różnicę”, stwierdził Dyrektor ds. Zaawansowanej Produkcji u dostawcy. „Traktowali nasze ograniczenia inżynieryjne jako bezwzględnie wiążące dane wejściowe projektowe, a nie jako przeszkody produkcyjne. To partnerstwo wzmocniło odporność naszych dostawców pierwszego stopnia (Tier-1) i wspiera nasze zobowiązanie do uzyskania statusu zaufanego dostawcy Departamentu Obrony USA (DoD).” Ten projekt kucia dla branży lotniczej podkreśla naszą zdolność do obsługi wymagających dostawców pierwszego stopnia z sektora lotnictwa, dostarczając komponentów krytycznych dla realizacji misji — łącząc rygor metalurgiczny, dyscyplinę regulacyjną oraz elastyczne i skuteczne działania na highly regulated (surowo regulowanym) amerykańskim rynku lotniczym.