Nonostante la naturale complessità, la sperimentazione continua e l’alto rischio che caratterizzano il settore aerospaziale, il numero di incidenti e inconvenienti che accorrono a velivoli commerciali è diminuito stabilmente negli anni. L’International Air Transport Association (IATA) riporta che il tasso globale di incidenti aerei nel 2021 è stato del 0,24 per milione di voli, che corrisponde a un incidente ogni 3,9 milioni di voli, in diminuzione del 76% rispetto agli anni 80, quando il tasso di incidenti era di 1 per milione. L’impegno in questo settore in termini di sicurezza si concretizza in rigorosi test e processi di certificazione per i velivoli e per i loro componenti, compresi gli elementi di fissaggio.
Il fissaggio riveste un ruolo critico nella sicurezza e nell’affidabilità delle strutture aerospaziali: è questo processo infatti che garantisce che i diversi componenti stiano assieme e si comportino adeguatamente nelle condizioni gravose a cui sono tipicamente soggetti. Nonostante possa sembrare un dettaglio secondario, la vite e la sua integrità possono essere determinanti per la buona riuscita di un volo ed è questo il motivo che ha spinto le aziende aerospaziali a stabilire degli standard rigorosi e delle linee guida nella selezione, installazione e manutenzione degli elementi di fissaggio.
In questo articolo, approfondiremo i principali standard per il serraggio previsti dall’industria aerospaziale, esplorando il ruolo cruciale degli avvitatori elettrici smart, discutendo le sfide e le considerazioni implicate nel controllo della qualità del fissaggio ed esaminando le ultime innovazioni nella tecnologia del fissaggio.
Gli standard di fissaggio
Diverse associazioni, incluse ISO, SAE e AIA, ma anche amministrazioni come la FAA e la NASA, hanno sviluppato degli standard molto rigidi di qualità e sicurezza per aiutare i produttori e i fornitori del settore aerospaziale a garantire massima qualità in ogni singola parte del processo di assemblaggio e produzione.
Questi standard includono tutti gli aspetti che coinvolgono il serraggio, a partire dal design, dai processi di selezione, installazione e verifica, fino alle procedure di controllo qualità.
La maggior parte delle organizzazioni nell’industria aerospaziale deve essere registrata a uno di questi standard: AS 9100, AS 9110, or AS 9120. Kolver ha ottenuto la certificazione ISO 9001 nel 1998.
La Federal Aviation Administration, ovvero l'agenzia del Dipartimento dei Trasporti statunitense, ha inoltre redatto una guida dedicata ai metodi, alle tecniche e alle pratiche corrette per la revisione e la riparazione dei velivoli: l’AC 43.13-1B.
La sezione 7-40 parla del fissaggio e si concentra sulla coppia fin dall’introduzione:
“l’importanza dell’applicazione corretta della coppia di serraggio non può essere sottovalutata. Una coppia troppo bassa potrebbe causare un’usura di bulloni o di dadi e delle parti che questi fissano. Una coppia eccessiva può comportare il cedimento di un bullone o di un dado a causa della sollecitazione eccessiva delle zone filettate. Carichi irregolari o aggiuntivi applicati all’assemblaggio potrebbero determinare usura o guasti prematuri.”
I due requisiti principali sono:
- calibrare la chiave dinamometrica almeno una volta all’anno, o immediatamente dopo che è stata maltrattata o fatta cadere, per poterne assicurare la precisione continua. Per ulteriori informazioni su questo argomento, consultate il nostro articolo "La calibrazione degli utensili".
- aggiungere la coppia di attrito alla coppia desiderata. Questo valore viene definito "coppia finale".
La linea di avvitatori elettrici con trasduttore integrato K-DUCER di Kolver è dotata di una funzione di coppia avanzata che monitora dinamicamente la coppia prevalente incontrata durante il serraggio e può aggiungerla alla coppia finale, assicurando che venga applicata una forza di serraggio costante su tutte le giunzioni. Puoi approfondire queste tematiche con i nostri articoli dedicati alle strategie di fissaggio, partendo dall’articolo “Strategie di coppia nel processo di assemblaggio”.
La conformità a queste norme è essenziale per garantire la corretta selezione, installazione e verifica degli elementi di fissaggio e degli strumenti di coppia utilizzati nelle applicazioni aerospaziali, visto il loro ruolo fondamentale per la sicurezza e l'affidabilità dei sistemi aerospaziali.
Controllo qualità
Un’ulteriore ragione per cui l’industria aerospaziale ha degli ottimi risultati in termini di affidabilità del serraggio è il sistema di controllo qualità molto attento sia da parte dei produttori degli elementi di serraggio, sia sulle linee di assemblaggio dove questi elementi vengono installati.
I primi collaudano ogni lotto di viti e bulloni per assicurare che siano in linea con i requisiti di forza, durata, resistenza alla corrosione e affidabilità. Vengono impiegati diversi tipi di test, inclusi test a ultrasuoni, la magnetoscopia (in inglese MPI, magnetic particle inspection), e test di vibrazione. Qualsiasi elemento che non superi queste verifiche, che risulti imperfetto o non conforme viene scartato e non utilizzato. Approfondiremo l'argomento specifico dei dispositivi di fissaggio aerospaziali in un prossimo articolo.
Se rivolgiamo l’attenzione all’assemblaggio, le linee produttive sono integrate completamente con l’Industria 4.0: utilizzano strumenti di fissaggio intelligenti come il K-DUCER per assicurare un’installazione corretta di ogni vite. Se vengono riscontrate anomalie o se un elemento non è stato completamente avvitato, l’operazione di assemblaggio si fermerà. La tracciabilità completa di ogni singola operazione significa che tutti questi dati sono raccolti e salvati per aiutare a identificare eventuali problemi in tempo reale, ottimizzare i processi e assicurare la conformità gli standard di cui abbiamo parlato sopra, con conseguente crescita della produzione e riduzione delle rilavorazioni.
Le aziende aerospaziali utilizzano sempre più spesso automazione e robotica per l’assemblaggio di componenti complessi con un alto grado di precisione e ripetibilità, riducendo l’errore umano e i rischi di sicurezza, oltre a costose riparazioni e ritardi. Automatizzare l’assemblaggio di un intero velivolo o di un veicolo spaziale sarebbe una sfida gigantesca, ma robotizzare singole operazioni come la foratura o il fissaggio a coppie basse è decisamente più fattibile. Considerando poi le centinaia di migliaia di elementi di fissaggio impiegati in un solo aereo, si può certo immaginare che i benefici siano comunque enormi. La qualità e i benefici in termini di sicurezza sono ancora maggiori se si passa da strumenti manuali con verifiche manuali e documenti di verifica cartacei a cobot che utilizzano strumenti smart programmabili come il K-DUCER in grado di soddisfare condizioni di fissaggio complesse, mentre i dati di ogni singola operazione di fissaggio vengono raccolti e memorizzati. Questi strumenti intelligenti favoriscono anche le attività di ricalibrazione periodica richiesti dalle certificazioni ISO e l’archiviazione dei dati di taratura raccolti per riferimento futuro, un processo spesso trascurato, ma essenziale.
Via via che un numero maggiore di aree delle fabbriche aerospaziali diventerà automatizzato e compatibile con l'Industria 4.0, i vantaggi continueranno ad aumentare, migliorando ulteriormente i prodotti finali e la sicurezza dell'industria.
Il quadro generale
Aerei e velivoli aerospaziali sono i veicoli che subiscono le condizioni peggiori e più gravose di tutti i mezzi di trasporto. Forze atmosferiche, temperature estreme, raggi ultravioletti, G-force (ovvero forza gravitazionale equivalente) e radiazioni mettono a dura prova ogni componente, sia grande o piccolo.
Una lunga tradizione di solidi processi di controllo qualità, unita a una supervisione governativa molto rigorosa, hanno conferito al settore aerospaziale la reputazione di avere i più alti standard di qualità e prestazioni. La recente tendenza nell’integrare i processi dell’Industria 4.0, l’automazione e la robotica nelle linee produttive ha dato ulteriore impulso al continuo miglioramento della sicurezza del settore e Kolver è all'avanguardia in questa trasformazione tecnologica. Fornendo avvitatori elettrici compatibili con l’Industria 4.0 come il sistema K-DUCER, spesso integrati in soluzioni completamente automatizzate, Kolver aiuta i produttori nel conformarsi a tutti gli standard che devono rispettare, a migliorare la produttività e il controllo qualità e a massimizzare la sicurezza e l'affidabilità dei prodotti finiti.