THƯ VIỆN SỐ CHO LINH KIỆN MÁY BAY

Các nhà nghiên cứu phát triển thư viện số cho linh kiện máy bay giúp kéo dài tuổi thọ máy bay

Máy bay có thể có tuổi thọ sử dụng rất lâu. Ví dụ, 58 chiếc máy bay ném bom B-52 của Không quân Mỹ đều được chế tạo trước năm 1963. Mặc dù hãng sản xuất Boeing vẫn còn hoạt động, nhưng sự sáp nhập trong ngành khiến việc tìm kiếm linh kiện chính hãng trở nên khó khăn.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Oklahoma vừa nhận được tài trợ để giải quyết thách thức trong việc bảo trì các máy bay đã cũ. Mục tiêu nghiên cứu là phát triển các công nghệ và phương pháp tiên tiến nhằm nâng cao khả năng duy trì và sẵn sàng hoạt động của các đội bay già cỗi.

Dự án nằm trong nỗ lực lớn hơn nhằm tăng cường an toàn, hiệu suất và tuổi thọ của máy bay quân sự và thương mại thông qua các giải pháp kỹ thuật sáng tạo. Trọng tâm sẽ là phát triển công cụ chẩn đoán mới, vật liệu và quy trình bảo dưỡng cho phép sản xuất các linh kiện thay thế quan trọng, giúp máy bay hoạt động ổn định và tiết kiệm chi phí trong thời gian dài.

Công nghệ kỹ thuật ngược (Reverse Engineering) trong gia công cơ khí hàng không

Kỹ thuật ngược hay kỹ thuật tạo hình (Shape Engineering - SE) là quá trình thu lại hình học và vật liệu của một chi tiết để tái tạo chức năng gốc của sản phẩm, chuẩn bị cho các ứng dụng tiếp theo. Phương pháp này rất cần thiết khi một chi tiết công nghiệp bị hỏng hoặc không còn hoạt động đúng chức năng trong quá trình sử dụng, đặc biệt khi không có hoặc thiếu dữ liệu kỹ thuật để sản xuất thay thế. Toàn bộ quy trình kỹ thuật ngược cần được thực hiện nhanh hơn, tiết kiệm hơn và chính xác hơn.

Theo Giáo sư Shivakumar Raman, Giám đốc Khoa Kỹ thuật Công nghiệp và Hệ thống tại Đại học Oklahoma, quá trình đo đạc thu thập dữ liệu được thực hiện bằng các hệ thống quét laser và máy đo tọa độ (CMM), quét từ các chi tiết nhỏ đến cụm lắp ráp lớn. Dữ liệu thu được là các tập điểm đám mây lớn dùng để tái tạo mô hình số 3D của chi tiết. Mô hình số này sẽ phục vụ cho các ứng dụng tiếp theo như sản xuất mẫu thử, tái thiết kế, đặc tính vật liệu, phân tích phần tử hữu hạn và mô phỏng kết cấu.

Thách thức trong bảo trì linh kiện máy bay cũ

Nhiều máy bay, đặc biệt là quân sự và thương mại, được thiết kế từ những năm 1950-1960, và linh kiện của chúng đã ngừng sản xuất. Nhà sản xuất ban đầu không còn cung cấp linh kiện hoặc đã ngừng hoạt động. Ví dụ, chiếc Boeing 747 có hơn 1 triệu linh kiện, nhưng kho lưu trữ không thể chứa hết tất cả do giới hạn không gian. Nhu cầu linh kiện rất không ổn định, có thể vài năm mới cần một lần hoặc thậm chí lâu hơn, nên việc dự trữ linh kiện trở nên không khả thi.

Công nghệ quét và thiết bị đo tiên tiến

Để giải quyết vấn đề này, nhóm nghiên cứu sử dụng nhiều loại máy quét với độ chính xác khác nhau như máy đo tọa độ (CMM), máy quét laser radar, cánh tay quét, thiết bị lập thể, quang đo, giao thoa kế và chiếu sáng cấu trúc. Chức năng chính của các thiết bị này là đo đạc và kiểm tra độ chính xác chi tiết, sau đó chuyển đổi dữ liệu vào hệ thống CAD để tái tạo mô hình số. Đại học Oklahoma là một trong số ít nơi sở hữu đầy đủ các thiết bị này, có thể kỹ thuật ngược hầu hết các chi tiết cơ khí công nghiệp.

Hướng tới một hệ sinh thái sản xuất linh kiện linh hoạt và bền vững

Giáo sư Raman nhấn mạnh rằng sự “dân chủ hóa” trong sản xuất sẽ dựa trên sự hợp tác giữa các doanh nghiệp nhỏ có chuyên môn bổ trợ nhau. Hiện tại, hơn 75% sản xuất của Mỹ được thực hiện bởi các doanh nghiệp nhỏ dưới 20 nhân viên, thường có hạn chế về năng lực và chuyên môn. Việc hợp tác sẽ giúp khắc phục các điểm yếu này, tạo ra chuỗi cung ứng linh hoạt, tinh gọn, cung cấp giải pháp “nhanh hơn, rẻ hơn và tốt hơn”.

Nghiên cứu gần đây của nhóm cũng tập trung xây dựng chuỗi cung ứng bền vững giữa các nhà sản xuất lớn và nhỏ, với sự hỗ trợ từ các nhóm nghiên cứu đại học, trong đó chất lượng luôn được đặt lên hàng đầu.

Tóm lại, dự án thư viện số linh kiện máy bay sử dụng kỹ thuật số hóa và kỹ thuật ngược sẽ giúp kéo dài tuổi thọ máy bay, giảm phụ thuộc vào nhà sản xuất linh kiện gốc, đồng thời thúc đẩy sản xuất linh kiện thay thế nhanh chóng, hiệu quả và tiết kiệm chi phí. Đây là bước tiến quan trọng trong ngành cơ khí hàng không hiện đại.

*Theo ASME.ORG