Trong ngành sản xuất hàng không, việc đảm bảo mọi thứ chính xác là cực kỳ quan trọng để giữ an toàn và vận hành máy bay đúng cách. Toàn bộ lĩnh vực này phụ thuộc vào những công cụ đo lường hiện đại như máy quét laser và các thiết bị lớn gọi là máy đo ba chiều (CMMs - Coordinate Measuring Machines) để kiểm tra mọi chi tiết. Những thiết bị công nghệ này giúp các nhà sản xuất đạt được độ chính xác cực kỳ cao cần thiết cho các bộ phận như động cơ, thân máy bay và hệ thống càng đáp. Ví dụ như Boeing, họ gia công các bộ phận bằng nhôm cho cánh của dòng 737 MAX với sai số không quá một phần năm nghìn inch. Mức độ chính xác như vậy thực sự giúp giảm thiểu sự cố linh kiện, tiết kiệm chi phí sửa chữa do hư hỏng và cũng làm cho hành khách an toàn hơn. Tuy nhiên, khi các nhà sản xuất bỏ sót những sai số nhỏ bé này, hậu quả có thể nghiêm trọng xảy ra. Mức tiêu hao nhiên liệu tăng lên, các cấu trúc có thể không còn đảm bảo độ bền trong suốt chuyến bay, đó là lý do tại sao việc đạt được độ chính xác không chỉ là điều tốt mà là yếu tố thiết yếu trong việc chế tạo máy bay.
Kỹ thuật chính xác đóng vai trò rất quan trọng trong sản xuất hàng không vũ trụ khi cần duy trì sự nhất quán trong quá trình sản xuất hàng loạt. Các hệ thống tự động hóa hiện đại cùng với những chiếc máy điều khiển bằng máy tính phức tạp gọi là CNC thực sự giúp duy trì tính đồng nhất trong suốt các mẻ sản xuất. Những hệ thống CNC này hoạt động không ngừng sau khi được thiết lập đúng cách, khiến chúng rất lý tưởng để sản xuất ra các bộ phận giống hệt nhau một cách liên tục. Phần lớn các ngành công nghiệp đều tuân thủ nghiêm ngặt các quy định từ các tổ chức như ISO và AS9100 vì sự nhất quán ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm, điều mà không thể thỏa hiệp trong các bộ phận máy bay. Khi các công ty tuân thủ các tiêu chuẩn này trong khi sản xuất hàng ngàn sản phẩm, họ thường vận hành trơn tru hơn và mắc ít sai sót hơn. Chẳng hạn, các nhà máy động cơ phản lực của General Electric đã ghi nhận mức tăng 30% về tốc độ sản xuất sau khi ứng dụng thêm công nghệ CNC, cho thấy rõ ràng tác động mạnh mẽ mà những chiếc máy này mang lại. Các nhà sản xuất áp dụng những công cụ tiên tiến này cuối cùng đạt được sự nhất quán tốt hơn trong sản phẩm của họ đồng thời vận hành hiệu quả hơn, từ đó đáp ứng được tất cả các quy định khắt khe và đảm bảo an toàn cho những chuyến bay trên bầu trời.
Một ưu điểm lớn của gia công 5 trục nằm ở khả năng tạo ra những hình dạng phức tạp giúp giảm trọng lượng các bộ phận dùng trên máy bay. Các kỹ sư có được sự linh hoạt vượt trội hơn nhiều so với các phương pháp cũ, điều này đồng nghĩa với việc họ thực sự có thể chế tạo những thứ trước đây không thể thực hiện được. Có thể kể đến như các cánh tuabin hoặc các bộ phận khung thân máy bay - giờ đây có thể được sản xuất nhẹ hơn mà không làm giảm độ bền. Các con số cũng nói lên điều đó - nhiều công ty báo cáo việc giảm trọng lượng từ 15% đến 30% khi chuyển sang áp dụng kỹ thuật này. Điều này đồng nghĩa với việc tiết kiệm đáng kể chi phí nhiên liệu theo thời gian và cải thiện hiệu suất tổng thể cho máy bay. Bên cạnh việc đáp ứng tất cả các quy định hàng không nghiêm ngặt, các bộ phận nhẹ hơn này còn góp phần giúp ngành hàng không trở nên thân thiện với môi trường hơn và hiệu quả hơn về chi phí trên mọi phương diện.
Gia công nhiều trục mang lại những lợi thế thực tế khi nói đến việc giảm thời gian chuẩn bị trong quá trình sản xuất, vì nó cho phép các nhà sản xuất làm việc trên nhiều mặt của một bộ phận cùng lúc thay vì phải liên tục xoay trở chúng. Khi các bộ phận không cần phải định vị lại liên tục, các xưởng sản xuất tiết kiệm được cả thời gian và chi phí nhân công. Ngành công nghiệp hàng không vũ trụ đã ghi nhận một số kết quả ấn tượng từ việc áp dụng phương pháp này. Một số công ty báo cáo rằng họ đã giảm được một nửa thời gian chuẩn bị nhờ vào những máy móc linh hoạt này. Thời gian chờ đợi ngắn hơn đồng nghĩa với chu kỳ sản xuất nhanh hơn, đồng thời sử dụng hiệu quả không gian sàn xưởng và các nguồn lực trong toàn bộ cơ sở sản xuất. Việc phân tích các thông số kỹ thuật thực tế giúp giải thích tại sao những máy móc này lại vượt trội trong việc xử lý nhanh chóng và chính xác các công việc phức tạp. Đó chính là lý do mà nhiều nhà sản xuất hàng không vũ trụ hiện nay phụ thuộc rất nhiều vào công nghệ nhiều trục cho những dự án đòi hỏi cao nhất, nơi mà độ chính xác đóng vai trò quan trọng nhất.
Việc làm việc với các hợp kim đặc biệt và vật liệu composite trong kỹ thuật hàng không tạo ra khá nhiều khó khăn bởi những chất liệu này vốn rất cứng và chịu nhiệt tốt. Khi nói đến việc gia công chính xác những vật liệu cứng cáp này, các kỹ thuật phay CNC chuyên dụng trở nên vô cùng cần thiết. Chẳng hạn như các dụng cụ được phủ kim cương, chúng được chế tạo đặc biệt để xử lý tính mài mòn cao của các hợp kim siêu bền và vật liệu composite, thứ có thể làm mòn các dụng cụ thông thường chỉ trong một thời gian ngắn. Ngành hàng không gần đây đã chuyển dần sang sử dụng nhiều vật liệu tiên tiến hơn như titan và vật liệu composite sợi carbon, chủ yếu vì chúng mang lại độ bền tuyệt vời trong khi vẫn giữ được trọng lượng nhẹ. Các máy CNC hiện đại cũng đã phát triển theo xu hướng này, được trang bị khả năng vận hành đa trục, cho phép các nhà sản xuất làm việc với những vật liệu đòi hỏi cao này mà không làm giảm chất lượng hay độ chính xác. Khi các công ty tiếp tục mở rộng giới hạn với những vật liệu mới, nhu cầu về thiết bị phay CNC chất lượng cao trong lĩnh vực sản xuất hàng không hiện đại là điều tất yếu.
Việc kiểm soát nhiệt độ đóng vai trò rất quan trọng khi thực hiện phay tốc độ cao, vì nó giúp ngăn chặn công cụ bị mài mòn quá nhanh và đảm bảo các chi tiết sản xuất ra đạt chất lượng ổn định. Công nghệ làm mát như hệ thống thủy tĩnh và bộ làm mát phun sương thực sự hữu ích trong việc duy trì nhiệt độ lý tưởng trong suốt những phiên phay cường độ cao. Các hệ thống làm mát này hoạt động tích cực để loại bỏ nhiệt dư thừa, từ đó giúp kéo dài tuổi thọ công cụ và giảm chi phí thay thế cho các xưởng sản xuất. Một số số liệu cho thấy khi các xưởng kiểm soát nhiệt độ hiệu quả, họ thường thấy tuổi thọ công cụ tăng thêm khoảng 50% trong khi mức tiêu thụ năng lượng tổng thể lại thấp hơn. Điều này rất có lợi cho cả năng suất làm việc lẫn lợi nhuận của xưởng. Nhiều xưởng gia công hiện nay vận hành máy CNC tốc độ cao và dựa vào các phương pháp phun dung dịch làm mát chính xác cùng công nghệ hình ảnh nhiệt để theo dõi và điều chỉnh nhiệt độ theo yêu cầu. Đối với các nhà sản xuất hàng không vũ trụ nói riêng, việc kiểm soát nhiệt độ đúng cách trong quy trình CNC là lý do vì sao các chi tiết do họ sản xuất thường vận hành tốt hơn và bền bỉ hơn theo thời gian so với các đối thủ trong ngành.
Bảo trì dự đoán được điều khiển bởi trí tuệ nhân tạo đang thay đổi cách thức các nhà máy thông minh vận hành, đặc biệt trong lĩnh vực hàng không vũ trụ nơi độ chính xác là quan trọng nhất. Các hệ thống này dựa vào những thứ như cảm biến tích hợp, công cụ phân tích dữ liệu thời gian thực và các thuật toán học máy để phát hiện khi nào các bộ phận máy bay có thể bị hỏng trước cả khi sự cố thực tế xảy ra. Kết quả là gì? Việc bảo trì được lên kế hoạch vào thời điểm tối ưu thay vì sửa chữa khẩn cấp trong những giai đoạn sản xuất then chốt. Các nhà sản xuất hàng không vũ trụ báo cáo rằng họ ghi nhận tổng thời gian dừng máy giảm khoảng 20% khi triển khai các giải pháp AI này, cùng với mức giảm đáng kể chi phí sửa chữa tại các cơ sở của họ. Đối với các công ty sản xuất động cơ phản lực hoặc linh kiện vệ tinh, điều này đồng nghĩa với việc kiểm soát tốt hơn các mốc thời gian sản xuất trong khi vẫn duy trì được các tiêu chuẩn chất lượng khắt khe yêu cầu trong ngành hàng không và vũ trụ.
Tối ưu hóa các hệ thống CNC tạo ra sự khác biệt lớn cho sản xuất bền vững vì nó nâng cao hiệu suất trong khi sử dụng ít tài nguyên hơn. Khi các máy móc hoạt động chính xác hơn trong các thao tác cắt và chu kỳ vận hành diễn ra trong thời gian ngắn hơn, lượng vật liệu bị lãng phí sau các đợt sản xuất sẽ giảm đáng kể. Tiết kiệm năng lượng cũng rất ấn tượng. Theo đánh giá từ kết quả thực tế tại các nhà máy, các công ty tinh chỉnh thiết lập CNC thường giảm được khoảng 30% lượng phế liệu đổ đi và giảm từ 18-22% chi phí điện hàng tháng. Điều này đặc biệt quan trọng khi các doanh nghiệp đang cố gắng đạt được các mục tiêu khí hậu quốc tế. Đối với nhiều xưởng sản xuất, những cải tiến như vậy không chỉ tốt cho môi trường mà còn trực tiếp mang lại lợi ích về chi phí trong suốt thời gian dài vận hành.
EN
