이스라엘과 미국의 복합 재료 세계에 서비스 제공

Elbit Systems Ltd.(하이파)는 2017년 매출 33억 달러, 2018년 75억 달러 이상의 잔고를 가진 이스라엘 최대의 방산업체입니다. 그 활동에는 군용 및 상업용 항공기, 육상 차량, 국토용 시스템 및 구조물이 포함됩니다. 보안 및 다양한 정보, 전자 및 사이버 시스템. 직원 12,500명 중 거의 3,000명이 미국에 있으며 자회사인 Elbit Systems of America와 협력하고 있습니다. Elbit Systems of America는 미국 유타 주와 뉴햄프셔 주, Ft. 미국 텍사스주 워스 그리고 Elbit Cyclone은 항공 구조 기술 사이클론(ATC), 그루지야 정부와 협력하여 지어진 그루지야 트빌리시 국제 공항 근처. 2개의 오토클레이브와 CNC 가공 및 NDI 기능을 갖춘 12,000m2 시설의 건설이 완료되었습니다. Elbit Cyclone의 비즈니스 개발 및 마케팅 수석 관리자인 Jonathan Hulaty는 "현재 주요 항공기 OEM과 함께 이 위치를 인증하기 위해 노력하고 있습니다.

Elbit Systems Cyclone 자회사는 이스라엘 북부에 있으며 금속 및 복합 항공기 구조 및 조립품의 설계 및 생산 센터 역할을 합니다. 이 회사는 1970년 Cyclone이 설립된 Karmiel 근처의 단일 건물에서 이스라엘 공군 항공기 및 헬리콥터에 대한 유지 보수, 수리 및 정밀 검사(MRO) 서비스를 제공합니다. 회전하는 헬리콥터 블레이드에 의해 생성된 나선형 바람은 원래 회사 이름에 영감을 주었습니다.

Cyclone은 1980년대까지 복합 재료 기능을 구축했으며 이스라엘 이외의 고객을 위해 McDonnell Douglas DC-10용 금속 도어를 만드는 작업을 시작했습니다. 및 MD-11 광동체 항공기 및 F-15용 부품 및 F-16 군용 제트기 및 Gulfstream G-200 비즈니스 제트기.

엘빗은 1990년대 후반 Cyclone을 인수하여 회사에 투자했으며 2010년에는 규모가 3배가 되었습니다. 2017년까지 Cyclone은 보잉사(미국 일리노이주 시카고) 737 상용 항공기를 위한 11,000개의 알루미늄 도어를 생산했습니다. 그런 다음 787 Dreamliner의 복합 바닥 어셈블리 및 세부 부품 생산을 위해 Boeing과 직접 계약했습니다. , 그리고 동일한 항공기의 동체 섹션 41에 있는 합성 부품에 대한 Spirit AeroSystems(미국 캔사스주 위치타)와 함께. 또한 Boeing 787-8 변형에 승객 바닥 빔을 공급합니다. 이 회사는 현재 Boeing의 최고 공급업체 상인 Boeing Gold Level Preferred Supplier로 인정받고 있습니다. 사이클론은 이를 달성한 몇 안 되는 것 중 하나이며 미국 이외의 지역에서는 처음입니다.

이 회사는 또한 Bombardier(Montreal, QC, Canada)의 장거리 비즈니스 제트기를 위한 부품과 미국에 정박된 F-35의 세 가지 변형을 위한 다양한 부품을 공급합니다. 번개 II . Cyclone의 긴 고객 목록에 있는 다른 주목할만한 회사로는 Lockheed Martin, Sikorsky, GKN Aerospace, Textron, Triumph, Northrop Grumman 및 Bell Helicopter가 있습니다.

Hulaty, CW 투어 진행자는 “1990년대 후반에는 400명의 직원이 있었습니다. 이제 우리는 500명의 직원과 함께 매출이 5배 더 커졌습니다. 이는 린 프로세스에 대한 강조 덕분에 가능합니다. 우리가 하는 일의 대부분은 인쇄용으로 제작하는 것인데, 이는 영광스럽게 들리지 않을 수도 있지만 우리 산업의 상당 부분을 차지합니다.” Hulaty는 생산을 충족하는 데 필요한 장비 및 품질 시스템 투자와 함께 품질, 반복성 및 경쟁력 요구 사항이 시장에서 어렵지만 흥미로운 위치에 있다고 덧붙입니다.

실신과는 거리가 먼 Cyclone은 작년에 복합재 사업이 금속 공장을 뛰어넘어 생산량의 대부분을 차지하여 대략 60/40으로 분할되는 것을 보았습니다. Hulaty는 성장이 계속될 것으로 예상합니다. "올해에는 합성 비율이 70%로 바뀔 것입니다."

부품 숙련도

CW 투어는 Hulaty가 간략한 소개를 하는 사이트의 메인 회의실에서 시작됩니다. 그는 Cyclone의 생산이 군용과 상업용으로 약 50/50으로 나뉩니다. 상업용 복합 부품에는 랜딩 기어 도어, 나셀 부품, 스킨, 페어링, 제어 표면 및 구조적 바닥 그리드가 포함됩니다. 군용 복합 재료에는 스킨, 도어, 필라멘트 권선 외부 탱크, 파일런, 제어 표면 및 헬리콥터 스폰손 및 엔진 흡입구가 포함됩니다.

Cyclone은 또한 3,048~9,144m 고도에서 장기간(예:24~48시간) 비행하는 중고도, 장기 내구성 무인 항공기(MALE UAV)를 위해 외부 날개와 꼬리 붐을 설계했습니다. 그러나 Hulaty는 회사가 더 이상 UAV 작업을 많이 하지 않는다고 말합니다. "UAV는 일반적으로 우리의 전문 지식이 아닌 습식 레이업을 사용하여 작습니다."라고 그는 설명합니다. 프리프레그를 사용하여 만든 더 큰 UAV가 있지만 Hulaty는 이러한 UAV가 일반적으로 더 적은 양으로 생산되거나 Boeing, General Atomics 및 기타 대형 방위 OEM에서 자체적으로 생산한다고 지적합니다. "우리는 산발적인 프로그램보다 프리프레그 부품의 장기간 연속 생산을 선호합니다."

Cyclone의 프리프레그 부품 기능에는 HDF(핫 드레이프 성형) 및 오토클레이브 경화를 통한 다중 레이업의 진공 축소가 포함됩니다. 경화된 부품의 비파괴 검사(NDI) 및 CNC 가공이 현장에서 완료되며 특수 전문 지식은 복잡한 금속 및 복합 어셈블리의 고속 생산입니다. Cyclone은 모든 항공우주 제조 및 품질 인증(예:AS9100, Nadcap, ISO9001)을 완료했으며 필라멘트 와인딩 및 수지 트랜스퍼 성형(RTM) 기능을 개발했습니다.

RTM은 사실 CW였습니다. 의 Cyclone에 대한 첫 번째 소개입니다. 2013년 CW에서 상업용 항공기의 금속 승객용 도어를 대체하는 일체화된 복합 복합재를 개발한 내용이 소개되었습니다. "통합 복합 항공 구조 비용 절감" 기사. 이 기술은 RTM 및 기하학적으로 잠긴 복합 피팅을 사용하여 알루미늄 및 "검정색 알루미늄" 복합 설계에 비해 패스너가 거의 없고 무게가 30%, 비용이 25-35% 감소하여 FAA 인증 구조를 달성했습니다. CW는 Cyclone이 완전히 패스너가 없는 합성물 도어를 성공적으로 구축하고 기술을 더 가볍고 저렴한 합성물 항공기 조종면으로 확장했다고 설명했습니다. "패스너가 없는 합성 항공기 도어 및 제어 표면"이라는 2016 업데이트에서. Hulaty는 회의실에 전시된 파스너가 없는 1번 문을 가리키며 서론을 마칩니다. 이 부분은 고품질 마감 처리로 인상적입니다. 그런 다음 그는 건물 밖으로 길을 안내합니다.

간소화된 레이업 및 테스트

Hulaty는 언덕 아래로 투어를 이끌고 Cyclone의 복합 재료 생산 건물 입구로 좌회전합니다. 여기에는 Boeing 767 테일 스키드 페어링, Beechcraft King Air 등 여러 부품도 전시되어 있습니다. 윙렛 및 F-35 복합 부품. 입구를 지나면 방산 관련 생산을 위한 접근이 제한된 클린룸이 왼쪽에 닫혀 있습니다. 오른쪽에서 보잉 787 부품을 위한 클린룸의 작업자들이 작은 클립과 지지대부터 복잡한 J, I 및 C 빔과 다중 부품 노즈 랜딩 기어 도어에 이르기까지 다양한 부품을 위한 프리프레그를 쌓고 있습니다. 프리프레그는 Bullmer Assyst(영국 웨이크필드 소재) 자동 직물 절단기와 어떤 각도에서든 두꺼운 더미를 절단하기 위한 단두대 기계를 사용하여 절단됩니다. 프리프레그 냉동고는 클린룸에 인접해 있습니다. Hulaty는 때때로 프리프레그 더미를 잘라서 키트에 넣고 냉동실에 다시 넣습니다. 클린룸 전체에 위치한 Aligned Vision(Chelmsford, MA, US) 레이저 프로젝션 시스템은 핸드 레이업을 지원합니다.

탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP) 플로어 빔 부품이 수 금속 맨드릴에 쌓입니다. Hulaty는 간소화된 프로세스에 대해 자세히 설명합니다. “우리는 먼저 프리프레그 스택을 쌓은 다음 맨드릴에 적용합니다. 이렇게 하면 도구에 조금씩 적용하는 것에 비해 많은 시간을 절약할 수 있습니다. 그런 다음 레이업을 자체 설계한 CFRP 코울로 덮어 부품에서 100% 반복성을 보장합니다.”

핫 드레이프 성형 기계는 클린룸의 뒷벽을 따라 배치되어 사이클당 많은 부품의 부피를 줄일 수 있습니다. Hulaty는 보 및 지지대와 같은 부품과 관련하여 "핫 드레이프 성형 없이 이러한 유형의 고속 프리프레그 부품 생산을 수행하는 방법을 모르겠습니다. 그러나 그는 이 단계가 병목 현상이 아니며 오토클레이브도 아님을 인정합니다. 그는 "양생 후 마지막에 가공하는 것이 병목 현상입니다."라고 말하면서 긴 플로어 빔 부품의 경우 간단한 스택을 쌓고 경화 후 가공하는 것이 더 빠르다고 설명합니다. "한 번에 많은 부품을 쌓아서 경화시킬 수 있기 때문에 오토클레이브는 문제가 되지 않습니다."라고 그는 덧붙입니다. "그래서 우리는 실제로 경화 주기당 좋은 생산율을 얻었습니다."

인접한 넓은 지역에는 4개의 고압멸균기가 뒷벽을 따라 설치되어 있습니다. Hulaty는 "오토클레이브에 적합한 크기를 얻는 것은 까다롭습니다. 왜냐하면 생산 속도의 균형을 유지하고 사이클당 충분한 부품을 얻으려고 하고 가열 및 냉각에 시간이 너무 많이 걸리지 않기 때문입니다. .” Thermal Equipment Corp.(TEC, Rancho Dominguez, CA, US)에서 공급하는 Cyclone의 3m 직경 오토클레이브는 길이가 5m에서 10m에서 가장 긴 11m까지 다양합니다.

오토클레이브 베이 위의 메자닌에는 품질 보증 테스트 부서가 있습니다. 여기 Zwick(독일 울름) 테스터는 항공기 조종면에 사용되는 재료를 테스트하는 데 필요한 온도 순환을 위한 기후 챔버를 갖추고 있습니다. "이 제품은 OEM 사양에 따라 온도 및 부하 순환을 수행합니다."라고 Hulaty는 말합니다. "거의 모든 고객이 우리 연구실을 방문하여 검증했기 때문에 모든 테스트를 사내에서 수행하고 재료 검증을 수행할 수 있습니다."

그는 다양한 프리프레그 빔 구성에 사용되는 Cyclone에서 제작한 CFRP 반경 필러("국수")의 현미경 사진을 보여줍니다. "이것은 빔의 플랜지가 웹에 연결되어야 하고 하중 전달을 가능하게 하고 공극을 방지하기 위해 국수를 사용하는 부품을 만들 때 매우 복잡한 문제입니다. 작은 디스크를 연마하고 Struers(Ballerup, 덴마크)에서 만든 Tegramin 테스트 장비에 넣습니다. "이것은 우리 레이업 프로세스의 일관성을 테스트합니다."라고 그는 강조하면서 다음과 같이 강조합니다. 표준입니다.”

NDI 및 가공

다음 투어에서는 최종 품질 보증(QA) 및 가공 작업이 있는 인접 시설을 방문합니다. 높은 천장의 NDI 영역에는 왼쪽에 Matec Instrument Cos.(미국 매사추세츠주 노스버러)에서 공급한 대형 투과 초음파(TTU) 테스트 기계가 있으며 음파를 부품 표면에 결합하기 위한 물 분사기가 완비되어 있습니다. "TTU 장비의 한 쪽은 송수신할 수 있는 반면 다른 쪽은 수신기 전용입니다."라고 Hulaty는 설명합니다. "이를 통해 비즈니스 제트기의 벨리 페어링과 같은 중대형 부품을 30분 30초 만에 스캔할 수 있습니다." 그는 이것이 NDI를 위해 이스라엘에서 사용되는 가장 큰 TTU 시스템이라고 주장하며 다음과 같이 덧붙입니다. “우리는 우리가 만드는 모든 합성물을 스캔합니다. 페어링은 2차 구조이고 비행에 중요하지 않기 때문에 잠시 후 통계 기반 검사에 들어갈 수 있지만 우리는 여전히 모든 것을 스캔하는 것을 선호합니다." 이러한 선호도에 따라 Hulaty는 Cyclone이 합성물에 대해 두 명의 레벨 III 비파괴 검사(NDT) 기술자를 고용하고 있다고 언급합니다.

계속해서 연구실의 오른쪽에는 ScanMaster Systems Ltd.(이스라엘 Rosh-Ha'ayin)에서 만든 또 다른 자동 초음파 검사(UT) 기계가 있습니다. 여기에서도 합성 부품이 물 탱크에 잠겨 있지만 이것은 C-스캔 시스템용이 아닙니다. 대신 탱크는 C-스캔보다 더 높은 정확도를 제공하지만 더 단순한 모양을 제공하는 매우 빠른 방법인 위상 배열 UT를 제공합니다.

둘러보기가 QA 프로세스의 다양한 단계에서 부품 랙을 지나갈 때 Hulaty는 NDT 베이 옆에 보관된 도구를 지적합니다. “우리는 금속 및 복합 재료를 포함한 대부분의 도구를 사내에서 설계하고 제작하지만 일부 고객은 자체 공급을 선호합니다. 물론 고객 승인이 있어야만 생산을 개선하기 위해 툴링 설계를 변경할 수도 있습니다.”

문과 짧은 복도를 통해 투어는 원래 석재 절단 산업에 설립된 회사인 Breton(이탈리아 카스텔로 디 고데고)에서 공급하는 트윈 5축 CNC 머시닝 센터가 있는 CNC 작업으로 들어갑니다. CNC 엔지니어링 관리자인 Trevor Hutson은 "브르타뉴어 기계 구성 요소는 석재 먼지로부터 보호되도록 제작되었습니다. “따라서 그들은 CFRP와 잘 작동합니다. 우리는 목공 CNC 기계가 우리의 생산 요구 사항에 충분히 견고하지 않다는 것을 발견했습니다."

Hulaty는 건물 온도가 26°C ±1°C로 유지된다고 지적합니다. "각 기계는 매개변수가 사양을 벗어나면 중지됩니다."라고 그는 설명합니다. 기계는 z 방향으로 1m 이동으로 최대 길이 5m, 폭 2.2m의 부품을 처리할 수 있습니다. 체적 정확도는 50미크론(0.002인치)으로 인용됩니다.

가공이 완료되면 좌표 측정기(CMM) 헤드가 전환되고 최종 QA를 위해 부품에 대해 CMM을 수행합니다. 이것은 검사 시간을 절약하기 위해 기계의 디지털 제어 시스템을 통해 보고되고 부품에 포함됩니다. Hutson과 함께 Cyclone의 두 번째 CNC 가공 전문가로 활동하는 CNC 엔지니어 Karin Hartman은 "CMM 프로브를 보정한 다음 부품을 측정합니다"라고 말합니다. "이는 실시간 결과를 제공하므로 문제를 둘 이상의 부품으로 마이그레이션하기 전에 처리할 수 있습니다."라고 Hutson이 덧붙입니다. "또한 시간이 절약되어 모든 재가공을 즉시 수행할 수 있습니다."

조립 및 R&D

여기에서 투어는 NDT/CNC 건물을 나와 회의실이 있는 건물을 지나서 조립 작업을 수용할 수 있는 인접한 구조로 다시 언덕을 올라갑니다. Hulaty는 787의 Section 41용 플로어 빔, 플라이트 데크 빔, 전단 웹 빔 및 전자 장비(항공전자공학) 베이를 생산하는 많은 조립 스테이션을 지적합니다. 이들은 NWWD(노즈 휠 웰 도어)와 함께 미국의 Spirit AeroSystems는 전방 동체 섹션인 787 Section 41에 대한 해당 회사의 생산 라인에 합류할 준비가 되어 있습니다.

전단 웹 조립 스테이션을 더 자세히 살펴보면서 Hulaty는 섹션 41 화물 바닥을 지지하여 비행기의 배를 가로질러 가로 지지를 제공한다고 설명합니다. 어셈블리에는 2개의 세로 빔과 6개의 지지대가 포함되며 모두 거꾸로 조립됩니다. 간단한 회전 지그는 지지대의 고정을 용이하게 하기 위해 부품을 함께 고정합니다.

"복합재는 이미 드릴로 여기로 들어갑니다."라고 Hulaty는 말합니다. "이 건물에는 금속만이 뚫려 있습니다." 금속은 또한 건물 뒤쪽에 양극 산화 처리되고 페인트됩니다. 조립 지침은 기성품 시스템을 사용하여 각 스테이션의 컴퓨터 모니터에 표시됩니다. "하지만 지침은 우리의 것입니다."라고 그는 말합니다. "각 부품의 CATIA 모델과 통신하도록 수정한 다음 엔지니어링 부서에서 조립 지침을 만들었습니다." 그는 빨간색이 과거에 이루어진 변경이나 실수를 나타낸다고 설명합니다. “터치 스크린 인프라로 구현되는 거의 종이 없는 환경입니다. 경로 카드는 전자적으로 부품을 따릅니다.”

계속해서 Hulaty는 C-MUSIC(상업용 다중 스펙트럼 적외선 카운터 측정)라고 하는 상업용 항공기용 미사일 방지 시스템을 지적합니다. Elbit Systems ISTAR 부서에서 개발했으며 Cyclone은 자체 생성 허용치를 포함하여 시스템 구조를 설계했습니다. 시스템 메커니즘과 내부 구조는 금속이지만 페어링/레이돔은 합성입니다.

“이스라엘의 모든 항공사는 이 장비를 갖추어야 합니다.”라고 그는 말합니다. “플러그 앤 플레이 방식의 키트를 통해 비행기 뱃속에 장착된 자율 시스템입니다. 사람이 휴대할 수 있는 어깨 발사 열추적 미사일에 대응하도록 설계된 이 시스템이 활성화되면 레이저가 들어오는 미사일에 발사됩니다.” 2013년 보잉 737에 처음 배치된 Hulaty는 C-MUSIC 시스템이 상업용 항공기에서 수천 시간 동안 작동했으며 Embraer 170에서 테스트를 거쳤다고 말했습니다. 및 190 뿐만 아니라 대부분의 Boeing 상용 플랫폼과 여러 Airbus(프랑스 툴루즈) 모델도 있습니다.

R&D 연구실 길 건너편에 있는 입구 복도에는 3D 인쇄된 티타늄으로 만든 부품을 비롯한 다양한 부품이 전시되어 있습니다. CW 후자는 Elbit-Cyclone R&D 책임자인 Lior Zilberman이 이끄는 이스라엘 컨소시엄의 활동에서 비롯된 것임을 알게 됩니다. 컨소시엄의 목표는 항공 구조물 생산을 위한 적층 제조 기술을 발전시키는 것이었습니다. "우리는 또한 우리의 조립 능력을 향상시킬 수 있는 잠재력에도 관심이 있습니다."라고 Hulaty는 말합니다. 추가 용도에는 헬리콥터 업그레이드 프로그램용 부품이 포함될 수 있으며, 그는 "소규모 운영(예:헬리콥터 5대)"으로 악명이 높기 때문에 "도구를 추가하는 것은 저렴한 옵션이 아닙니다"라고 말합니다. R&D 쇼케이스의 다른 부품에는 RTM으로 만든 선박용 프로펠러와 2피스 허니컴 어셈블리를 단순하고 통합된 부품으로 교체하기 위해 고객과 함께 개발한 윙렛이 있습니다.

단위화된 복합 구조를 개발하는 것은 Cyclone의 강점 중 하나가 되었습니다. 윙렛은 중량, 비용 및 리드 타임을 줄이기 위해 오토클레이브(OOA)에서 처리된 모놀리식 탄소/에폭시 프리프레그를 사용합니다. 원샷(one-shot) RTM 프로세스로 제작된 패스너가 없는 통합 제어 표면에서도 동일한 이점이 달성됩니다. Zilberman은 또한 회전 날개 및 고정 날개뿐만 아니라 자체 적응형 복합 회전 날개 및 고정 날개에 에너지 수확, 형태 변형 기능 및 구조적 상태 모니터링/NDI 시스템이 내장된 다기능 구조의 개발을 주도했습니다.

R&D 연구실은 절단실, 가공실 및 RTM 개발실로 구성됩니다. 후자는 최대 2 x 2m 부품용 금형 가열을 위한 700kW 전력 시스템을 갖춘 Lauffer Pressen(독일 Horb am Neckar)의 360톤 프레스를 포함합니다. Cyclone은 통합된 패스너가 없는 승객 도어 및 제어 표면 기술을 위한 수지 주입 시스템을 개발하기 위해 Polymer G(Halutza, Israel)와 협력했습니다. RTM 금형을 예열하거나 에폭시 수지 부품을 사후 경화하기 위한 대형 오븐도 있습니다.

미래 생산에 대한 투자

투어가 끝나면 Hulaty는 고속 생산 및 조립에는 투자가 필요하다고 말합니다. 투어를 통해 우리는 Cyclone의 테스트 랩과 NDI 기능, 가공 접근 방식에서 이에 대한 예를 보았습니다. 이 회사는 또한 프리프레그 절단 작업에서 두 ​​자리 수의 재료 절감을 달성하는 데 사용되는 Plataine(미국 매사추세츠주 월섬)의 TPO(총 생산 최적화) 소프트웨어를 구현했습니다. TPO는 프리프레그의 이전 순차 절단 및 배열을 동일한 재료를 사용하여 여러 부품에 걸쳐 절단 배열을 최적화하는 자동화된 디지털 시스템으로 대체했습니다. 이 시스템은 또한 제조 수율을 개선하고 절단 및 기계 설정에 필요한 시간을 줄이는 데 도움이 되었습니다.

"우리는 고품질 부품을 제공한다는 고객의 신뢰를 받지만 비용을 관리하고 생산 속도를 높일 수 있는 방법을 지속적으로 모색해야 합니다."라고 Hulaty는 말합니다. Elbit Cyclone은 새로운 기회를 계속 찾고 도전으로 가득 차 있지만 밝은 미래를 봅니다. Hulaty는 "우리는 회사의 성장에서 볼 수 있듯이 확고한 전략을 가지고 있으며 이를 입증하고 있습니다. "그렇지만 우리의 전략은 시장 변화에 적응하면서 끊임없이 진화하고 있습니다." 그 여운은 지식과 경험을 바탕으로 한 실용적인 자신감, 첨단 기술의 약속을 신뢰할 수 있는 항공우주 복합재 생산으로 전환하는 역할을 계속 수행할 회사입니다.