הדפסת רכיבי תעופה: אילו דרישות איכות חייבים להביא בחשבון?

הדפסת רכיבי תעופה עומדת בדרישות האיכות רק כשכל שלב בשרשרת מתועד ונבדק: חומר גלם עם אישור יצרן, תהליך הדפסה מבוקר ומאושר, טיפולים לאחר ההדפסה, בדיקות אל הרס ודוח מסכם לכל חלק.
בפועל יש ארבעה דברים שחייבים לסגור לפני ההזמנה.
הראשון הוא מערכת ניהול איכות מוכרת בענף.
השני הוא "עקיבות" מלאה, כלומר היכולת לשרטט מכל חלק מוגמר את הדרך אחורה עד אצוות החומר שממנה יוצר.
השלישי הוא בדיקות אל הרס (NDT) שמתאימות לגאומטריה ולייעוד של החלק.
הרביעי הוא אישור בכתב של הגורם שמחזיק בתכנון, שמאשר החלפה של שיטת ייצור קיימת בהדפסה.

CMI פעילה משנת 1988, עוסקת בהדפסת תלת מימד משנת 2012 וחברה מוסמכת ISO 9001-2015.
אנחנו מלווים לקוחות מתעשיית התעופה, הביטחון והתעשייה הכבדה בהדפסת מתכת תלת מימדית, בשירותי הנדסה ובבדיקות NDT.
מי שמתכנן פרויקט כזה מוזמן לפנות אלינו כבר בשלב הרישום ולקבל הצעת מחיר ובדיקת התאמה.

מהן דרישות האיכות המרכזיות בהדפסת רכיבי תעופה?

הדרישות מתחלקות לשלוש שכבות: מערכת האיכות של הספק, הוכחת התהליך והוכחת החלק עצמו.
בשכבה הראשונה עומד תקן ISO 9001, והוא נקודת הפתיחה.
לקוחות רבים בתעופה דורשים גם AS9100, תקן ניהול איכות שנבנה על בסיס ISO 9001 ומוסיף לו דרישות ייחודיות לענף, כמו ניהול תצורה ובקרת ספקים.
לפני שמתחילים, כדאי לברר מה הלקוח הסופי או הקבלן הראשי דורש מכל ספק בשרשרת.

בשכבה השנייה נמצאת הוכחת התהליך.
בהדפסת מתכת תלת מימדית התכונות המכניות של החלק נוצרות תוך כדי הייצור, ולכן עצם הפרמטרים של ההדפסה הם חלק מהמפרט: הספק, מהירות, אטמוספירה מוגנת, כיוון הבנייה ואסטרטגיית השכבות.
כיוון הבנייה משפיע על חוזק, על עמידות לעייפות ועל איכות המשטח, ולכן הוא נקבע מראש ונרשם.
כל שינוי בפרמטרים הללו נחשב שינוי תהליך שמחייב הסמכה מחדש.

בשכבה השלישית נמצאת הוכחת החלק.
הכלי המקובל הוא בדיקת פריט ראשון, "FAI" (First Article Inspection), שנעשית לפי תקן AS9102: מודדים את החלק הראשון מול כל מידה וכל דרישה בשרטוט, ומתעדים את התוצאות בטפסים סטנדרטיים.
אחריה מגיעה דגימה סטטיסטית של חלקי הסדרה, ובדיקות מכניות של דגמי מבחן שהודפסו באותה מדפסת באותו מחזור.

לדברי מהנדס איכות ותיק בתעשייה האווירית, "החלק המודפס הוא החלק הקל.
הקושי האמיתי הוא להוכיח, גם אחרי שנים, שהחלק שיושב במטוס יוצר בדיוק כפי שאושר".
הרעיון הזה מסביר למה הדרישות מתמקדות בתיעוד ובשליטה בשינויים, ולא רק בתוצאה הסופית.

מה נדרש מאבקות המתכת והחומרים לפני ההדפסה?

איכות החלק מתחילה בחומר הגלם.
אבקה לתעופה מגיעה עם תעודת יצרן שמפרטת הרכב כימי, התפלגות גודל חלקיקים, צורת חלקיקים ויכולת זרימה.
אבקות ספריות וזורמות היטב מתפזרות בשכבה בצורה אחידה, ומפחיתות נקבוביות שבהמשך מקצרות את חיי העייפות של החלק.
אבקה שנוצרה באטומיזציה בגז או באטומיזציה בפלזמה נבדלת בניקיון ובצורה מאבקה שיוצרה בשיטות אחרות, ולכן שיטת הייצור של האבקה היא נתון שנרשם במפרט.

אבקות הטיטניום הן הדוגמה הבולטת בתעופה.
Ti-6Al-4V, הידועה גם כ-Grade 5, היא סגסוגת הטיטניום הנפוצה ביותר, עם יחס חוזק למשקל גבוה ועמידות טובה בקורוזיה.
הגרסה Ti-6Al-4V ELI, או Grade 23, מוגבלת בתכולת חמצן וברזל ומציעה קשיחות שבר טובה יותר, ולכן היא נבחרת כשהעמידות לסדקים קריטית.
טיטניום טהור מסחרית, Grades 1 עד 4, מתאים כשחשובות גמישות ועמידות בקורוזיה ולא החוזק המרבי.
תקן ASTM F2924 מגדיר את הדרישות להדפסת Ti-6Al-4V בשיטת מצע אבקה, ותקן ASTM F3001 עושה זאת לגרסת ה-ELI.

לצד הטיטניום מקובלות בתעופה גם סגסוגות ניקל כמו Inconel 718 לרכיבים חמים, ואלומיניום כמו AlSi10Mg לחלקים קלים.
הדרישה זהה בכולן: אצווה מזוהה, בדיקת כניסה לפני שימוש, ושליטה בשימוש חוזר באבקה.
אבקה שחוזרת למדפסת אחרי מחזור מתערבבת לפי כללים מוגדרים, וחמצן ולחות נמדדים כי הם משפיעים ישירות על התכונות.
CMI מוכרת אבקות מתכת להדפסת תלת מימד לצד שירותי ההדפסה, ולכן אפשר לדון בבחירת האבקה ובדרישות התיעוד כבר בשלב התכנון.

בטכנולוגיות שמשתמשות בחוט במקום באבקה, כמו EBAM, העקיבות נשענת על סליל החוט ועל אצוות הייצור שלו.
העיקרון אחד: כל גרם של חומר בחלק מקושר למסמך.

אילו בדיקות אל הרס מוכיחות שהחלק המודפס תקין?

בדיקות אל הרס "NDT" (Non-Destructive Testing) בודקות את החלק בלי לפגוע בו, וזה חיוני כשמדובר ברכיב שאמור להמשיך לטוס.
אין שיטה אחת שמספקת הכול.
בחירת השיטה תלויה בסוג הפגם שמחפשים, בגאומטריה של החלק ובחומר, ובדרך כלל משלבים כמה שיטות.

שיטה	מה היא מזהה	מגבלה עיקרית
בדיקת חדירת נוזל (PT)	סדקים וחריגות שפתוחים אל פני השטח	לא רואה פגמים פנימיים, ומושפעת מחספוס המשטח
בדיקת אולטרסאונד (UT)	חללים ואי-רציפויות פנימיות	מתקשה בגאומטריות מורכבות ובמשטחים מחוספסים
רדיוגרפיה וטומוגרפיה ממוחשבת (CT)	נקבוביות ותכלילים פנימיים, וגם גאומטריה פנימית	עלות גבוהה ומגבלת גודל החלק
בדיקת תהודה PCRT	חריגה במבנה החלק לעומת אוכלוסיית ייחוס של חלקים תקינים	מזהה שהחלק שונה, ולא תמיד מאתרת מיקום מדויק של הפגם

"PCRT" (Process Compensated Resonance Testing) מודדת את תדרי התהודה של החלק ומשווה אותם לאוכלוסיית ייחוס של חלקים תקינים.
סדק, נקבוביות, שינוי בחומר או סטייה בתהליך משנים את הספקטרום, והמערכת מסמנת את החלק.
הבדיקה מהירה ואינה דורשת חומרי עזר, ומתאימה במיוחד לסדרות של חלקים זהים.
CMI היא הנציגה הרשמית בישראל של חברת Vibrant, שמפתחת את הטכנולוגיה, ומציעה בדיקות NDT ו-PCRT ללקוחות תעשייתיים.

כדאי לתכנן את הבדיקות כבר בשלב העיצוב.
חלק עם תעלות פנימיות סגורות לא יעבור בדיקת חדירה בתוך התעלה, ועובי דופן משתנה מקשה על אולטרסאונד.
לכן שירותי הנדסה ותכנון תלת מימד בשלב מוקדם חוסכים תיקונים בהמשך, כשהקובץ כבר אושר.

איך בוחרים ספק וטכנולוגיה לחלק תעופתי מודפס?

הבחירה מתחילה בשאלה על מה החלק צריך לעמוד: גודל, חומר, כמות ורמת הקריטיות.
חלקים גדולים, כמו מבני תמיכה ופרופילים, מיוצרים בהדפסת מתכת במידות גדולות.
EBAM, ייצור תוספי בקרן אלקטרונים, מתיך חוט מתכת בוואקום ומתאים לחומרים מגיבים כמו טיטניום.
CMI מייצגת בישראל את Sciaky Inc, מפתחת הטכנולוגיה.
AFSD, ייצור תוספי בחיכוך, מתבסס על הפלסטיזציה של החומר ללא התכה מלאה, ומתאים בין השאר לחלקים מחושלים ולתיקון רכיבים.
CMI מייצגת בישראל את MELD Manufacturing, חברה שמפתחת אותה.
לרכיבים זעירים בגאומטריה מורכבת יש פתרון נפרד בהדפסת מתכת מיקרו.

את הספק עצמו כדאי לבדוק לפי רשימה קצרה:

• הסמכות וניהול איכות שמוכרים בענף, ואישורים מגופים ביטחוניים ותעופתיים
• היכולת להציג עקיבות מלאה מהאבקה או החוט ועד החלק המוגמר
• בדיקות NDT זמינות, בתוך הארגון או דרך שותף מוכר
• ניסיון בחלקי חילוף ובשיפוץ ואחזקה של ציוד תעופתי, שמלמד איך הרכיב מתנהג בשטח
• נכונות לעבוד מול התכנון המקורי ומול הגורם שמאשר שינויים

CMI היא ספקית מורשית של משרד הביטחון ושל התעשייה האווירית, ומאושרת ומוכרת אצל Lockheed Martin ו-Pratt & Whitney.
כשחלק תעופתי כבר אינו זמין מהיצרן המקורי, אפשר להתחיל מחלקי חילוף לתעופה ולבדוק אם הדפסה מהווה חלופה, תוך שמירה על אישור התכנון.
את המסלול הזה מנהלים מול הלקוח ולא לבד, כי החלפת שיטת ייצור היא החלטה של בעל התכנון.

שאלות נפוצות על דרישות איכות בהדפסת חלקים לתעופה

כמה שאלות שחוזרות בפגישות עם מהנדסים ואנשי רכש.

האם אפשר להחליף חלק מעובד שבבית בחלק מודפס בלי אישור מחדש?

לא.
שינוי שיטת הייצור הוא שינוי תצורה, והוא מחייב אישור של בעל התכנון והלקוח הסופי.
לרוב נדרשת בדיקה מחודשת של פריט ראשון ודגמי מבחן מכניים.

כמה זמן נמשך תהליך הסמכה של חלק מודפס?

אין מספר קבוע.
משך התהליך תלוי בקריטיות החלק, בחומר, בדרישות הלקוח ובהיקף הבדיקות.
חלק משני מאושר מהר יותר מרכיב שקשור לבטיחות טיסה, ולכן כדאי לשאול על לוח הזמנים כבר בפנייה הראשונה.

האם החלק צריך טיפולים נוספים אחרי ההדפסה?

כמעט תמיד.
החלק עובר בדרך כלל הפגת מתחים בחום, ולעיתים כבישה איזוסטטית חמה (HIP) שסוגרת נקבוביות פנימיות.
עיבוד שבבי של משטחי הצימוד ובדיקות NDT מתבצעים אחרי הטיפולים.
בהדפסת רכיבי תעופה מתעדים כל שלב כזה כחלק מהמפרט.

מה כדאי לצרף לבקשת הצעת מחיר?

שרטוט או מודל תלת מימדי, מפרט החומר והתקן הרלוונטי, כמות, דרישות NDT, גימור משטח ותקן האיכות שהלקוח דורש.
ככל שהמידע שלם יותר, ההצעה מדויקת יותר ופחות סבבים של הבהרות.

הדפסת רכיבי תעופה עם CMI: סיכום והצעדים הבאים

דרישות האיכות בתעופה אינן רשימת סימון שממלאים בסוף.
הן נבנות מההתחלה: בחירת חומר ואבקה עם תעודות, פרמטרי הדפסה קבועים ומתועדים, בדיקות NDT שנבחרו לפי הפגם והגאומטריה, ואישור כתוב לשינוי שיטת הייצור.
מי שמקצר את אחד השלבים האלה משלם עליו בדחיית אישורים או בחלק שנפסל.

ב-CMI אנחנו מחברים את כל המרכיבים תחת קורת גג אחת: הדפסת מתכת תלת מימדית, אבקות מתכת, שירותי הנדסה, בדיקות NDT ו-PCRT דרך הקשר שלנו עם Vibrant, וניסיון של עשרות שנים בחלקי חילוף ובציוד תעופתי.
מי שעומד לפני פרויקט של הדפסת רכיבי תעופה מוזמן לפנות אלינו עם השרטוט ודרישות התקן, ונחזור עם הצעת מחיר ועם בדיקת התאמה של הטכנולוגיה והחומר.