விண்வெளி பாகங்களுக்கான சரியான 5-அச்சு இயந்திர மையத்தை எவ்வாறு தேர்வு செய்வது
PFT, ஷென்சென்
சுருக்கம்
நோக்கம்: உயர் மதிப்புள்ள விண்வெளி கூறுகளுக்கு அர்ப்பணிக்கப்பட்ட 5-அச்சு இயந்திர மையங்களைத் தேர்ந்தெடுப்பதற்கான மறுஉருவாக்கக்கூடிய முடிவு கட்டமைப்பை நிறுவுதல். முறை: நான்கு அடுக்கு-1 விண்வெளி ஆலைகளிலிருந்து (n = 2 847 000 இயந்திர மணிநேரங்கள்) 2020–2024 உற்பத்தி பதிவுகளை ஒருங்கிணைக்கும் கலப்பு-முறை வடிவமைப்பு, Ti-6Al-4V மற்றும் Al-7075 கூப்பன்களில் இயற்பியல் வெட்டு சோதனைகள் மற்றும் உணர்திறன் பகுப்பாய்வோடு என்ட்ரோபி-எடையிடப்பட்ட TOPSIS ஐ இணைக்கும் பல-அளவுகோல் முடிவு மாதிரி (MCDM). முடிவுகள்: ஸ்பிண்டில் பவர் ≥ 45 kW, ஒரே நேரத்தில் 5-அச்சு வரையறை துல்லியம் ≤ ±6 µm, மற்றும் லேசர்-டிராக்கர் வால்யூமெட்ரிக் இழப்பீடு (LT-VEC) அடிப்படையிலான வால்யூமெட்ரிக் பிழை இழப்பீடு ஆகியவை பகுதி இணக்கத்தின் மூன்று வலுவான முன்னறிவிப்பாளர்களாக வெளிப்பட்டன (R² = 0.82). ஃபோர்க்-வகை சாய்வு அட்டவணைகள் கொண்ட மையங்கள் சுழல்-தலை உள்ளமைவுகளுடன் ஒப்பிடும்போது உற்பத்தி செய்யாத மறுநிலைப்படுத்தல் நேரத்தை 31% குறைத்தன. ஒரு MCDM பயன்பாட்டு மதிப்பெண் ≥ 0.78 என்பது ஸ்கிராப் விகிதத்தில் 22% குறைப்புடன் தொடர்புடையது. முடிவு: மூன்று-நிலை தேர்வு நெறிமுறை - (1) தொழில்நுட்ப தரப்படுத்தல், (2) MCDM தரவரிசை, (3) பைலட்-ரன் சரிபார்ப்பு - AS9100 Rev D உடன் இணக்கத்தைப் பராமரிக்கும் அதே வேளையில், தரமற்ற செலவில் புள்ளிவிவர ரீதியாக குறிப்பிடத்தக்க குறைப்புகளை வழங்குகிறது.
நோக்கம்: உயர் மதிப்புள்ள விண்வெளி கூறுகளுக்கு அர்ப்பணிக்கப்பட்ட 5-அச்சு இயந்திர மையங்களைத் தேர்ந்தெடுப்பதற்கான மறுஉருவாக்கக்கூடிய முடிவு கட்டமைப்பை நிறுவுதல். முறை: நான்கு அடுக்கு-1 விண்வெளி ஆலைகளிலிருந்து (n = 2 847 000 இயந்திர மணிநேரங்கள்) 2020–2024 உற்பத்தி பதிவுகளை ஒருங்கிணைக்கும் கலப்பு-முறை வடிவமைப்பு, Ti-6Al-4V மற்றும் Al-7075 கூப்பன்களில் இயற்பியல் வெட்டு சோதனைகள் மற்றும் உணர்திறன் பகுப்பாய்வோடு என்ட்ரோபி-எடையிடப்பட்ட TOPSIS ஐ இணைக்கும் பல-அளவுகோல் முடிவு மாதிரி (MCDM). முடிவுகள்: ஸ்பிண்டில் பவர் ≥ 45 kW, ஒரே நேரத்தில் 5-அச்சு வரையறை துல்லியம் ≤ ±6 µm, மற்றும் லேசர்-டிராக்கர் வால்யூமெட்ரிக் இழப்பீடு (LT-VEC) அடிப்படையிலான வால்யூமெட்ரிக் பிழை இழப்பீடு ஆகியவை பகுதி இணக்கத்தின் மூன்று வலுவான முன்னறிவிப்பாளர்களாக வெளிப்பட்டன (R² = 0.82). ஃபோர்க்-வகை சாய்வு அட்டவணைகள் கொண்ட மையங்கள் சுழல்-தலை உள்ளமைவுகளுடன் ஒப்பிடும்போது உற்பத்தி செய்யாத மறுநிலைப்படுத்தல் நேரத்தை 31% குறைத்தன. ஒரு MCDM பயன்பாட்டு மதிப்பெண் ≥ 0.78 என்பது ஸ்கிராப் விகிதத்தில் 22% குறைப்புடன் தொடர்புடையது. முடிவு: மூன்று-நிலை தேர்வு நெறிமுறை - (1) தொழில்நுட்ப தரப்படுத்தல், (2) MCDM தரவரிசை, (3) பைலட்-ரன் சரிபார்ப்பு - AS9100 Rev D உடன் இணக்கத்தைப் பராமரிக்கும் அதே வேளையில், தரமற்ற செலவில் புள்ளிவிவர ரீதியாக குறிப்பிடத்தக்க குறைப்புகளை வழங்குகிறது.
1 அறிமுகம்
உலகளாவிய விண்வெளித் துறை 2030 ஆம் ஆண்டு வரை ஏர்ஃப்ரேம் உற்பத்தியில் 3.4% கூட்டு வருடாந்திர வளர்ச்சி விகிதத்தை கணித்துள்ளது, இது 10 µm க்கும் குறைவான வடிவியல் சகிப்புத்தன்மை கொண்ட நிகர வடிவ டைட்டானியம் மற்றும் அலுமினிய கட்டமைப்பு கூறுகளுக்கான தேவையை தீவிரப்படுத்துகிறது. ஐந்து-அச்சு இயந்திர மையங்கள் ஆதிக்கம் செலுத்தும் தொழில்நுட்பமாக மாறியுள்ளன, இருப்பினும் தரப்படுத்தப்பட்ட தேர்வு நெறிமுறை இல்லாததால் கணக்கெடுக்கப்பட்ட வசதிகளில் 18–34% குறைவான பயன்பாடு மற்றும் 9% சராசரி ஸ்கிராப் ஏற்படுகிறது. இந்த ஆய்வு இயந்திர கொள்முதல் முடிவுகளுக்கான புறநிலை, தரவு சார்ந்த அளவுகோல்களை முறைப்படுத்துவதன் மூலம் அறிவு இடைவெளியை நிவர்த்தி செய்கிறது.
உலகளாவிய விண்வெளித் துறை 2030 ஆம் ஆண்டு வரை ஏர்ஃப்ரேம் உற்பத்தியில் 3.4% கூட்டு வருடாந்திர வளர்ச்சி விகிதத்தை கணித்துள்ளது, இது 10 µm க்கும் குறைவான வடிவியல் சகிப்புத்தன்மை கொண்ட நிகர வடிவ டைட்டானியம் மற்றும் அலுமினிய கட்டமைப்பு கூறுகளுக்கான தேவையை தீவிரப்படுத்துகிறது. ஐந்து-அச்சு இயந்திர மையங்கள் ஆதிக்கம் செலுத்தும் தொழில்நுட்பமாக மாறியுள்ளன, இருப்பினும் தரப்படுத்தப்பட்ட தேர்வு நெறிமுறை இல்லாததால் கணக்கெடுக்கப்பட்ட வசதிகளில் 18–34% குறைவான பயன்பாடு மற்றும் 9% சராசரி ஸ்கிராப் ஏற்படுகிறது. இந்த ஆய்வு இயந்திர கொள்முதல் முடிவுகளுக்கான புறநிலை, தரவு சார்ந்த அளவுகோல்களை முறைப்படுத்துவதன் மூலம் அறிவு இடைவெளியை நிவர்த்தி செய்கிறது.
2 முறை
2.1 வடிவமைப்பு கண்ணோட்டம்
மூன்று கட்ட வரிசைமுறை விளக்க வடிவமைப்பு ஏற்றுக்கொள்ளப்பட்டது: (1) பின்னோக்கி தரவுச் செயலாக்கம், (2) கட்டுப்படுத்தப்பட்ட இயந்திர சோதனைகள், (3) MCDM கட்டுமானம் மற்றும் சரிபார்ப்பு.
மூன்று கட்ட வரிசைமுறை விளக்க வடிவமைப்பு ஏற்றுக்கொள்ளப்பட்டது: (1) பின்னோக்கி தரவுச் செயலாக்கம், (2) கட்டுப்படுத்தப்பட்ட இயந்திர சோதனைகள், (3) MCDM கட்டுமானம் மற்றும் சரிபார்ப்பு.
2.2 தரவு மூலங்கள்
- உற்பத்தி பதிவுகள்: நான்கு ஆலைகளிலிருந்து MES தரவு, ISO/IEC 27001 நெறிமுறைகளின் கீழ் அநாமதேயமாக்கப்பட்டது.
- வெட்டும் சோதனைகள்: 120 Ti-6Al-4V மற்றும் 120 Al-7075 பிரிஸ்மாடிக் வெற்றிடங்கள், 100 மிமீ × 100 மிமீ × 25 மிமீ, பொருள் மாறுபாட்டைக் குறைக்க ஒற்றை உருகும் தொகுப்பிலிருந்து பெறப்பட்டது.
- இயந்திர சரக்கு: 2018–2023 கட்டுமான ஆண்டுகளுடன் வணிக ரீதியாகக் கிடைக்கும் 18 5-அச்சு மையங்கள் (ஃபோர்க்-வகை, சுழல்-தலை மற்றும் கலப்பின இயக்கவியல்).
2.3 பரிசோதனை அமைப்பு
அனைத்து சோதனைகளிலும் ஒரே மாதிரியான சாண்ட்விக் கொரோமண்ட் கருவிகள் (Ø20 மிமீ ட்ரோக்காய்டல் எண்ட் மில், கிரேடு GC1740) மற்றும் 7% எமல்ஷன் ஃப்ளட் கூலன்ட் பயன்படுத்தப்பட்டன. செயல்முறை அளவுருக்கள்: vc = 90 மீ நிமிடம்⁻¹ (Ti), 350 மீ நிமிடம்⁻¹ (Al); fz = 0.15 மிமீ பல்⁻¹; ae = 0.2D. மேற்பரப்பு ஒருமைப்பாடு வெள்ளை-ஒளி இடைச்செருகல் அளவீடு (டெய்லர் ஹாப்சன் CCI MP-HS) மூலம் அளவிடப்பட்டது.
அனைத்து சோதனைகளிலும் ஒரே மாதிரியான சாண்ட்விக் கொரோமண்ட் கருவிகள் (Ø20 மிமீ ட்ரோக்காய்டல் எண்ட் மில், கிரேடு GC1740) மற்றும் 7% எமல்ஷன் ஃப்ளட் கூலன்ட் பயன்படுத்தப்பட்டன. செயல்முறை அளவுருக்கள்: vc = 90 மீ நிமிடம்⁻¹ (Ti), 350 மீ நிமிடம்⁻¹ (Al); fz = 0.15 மிமீ பல்⁻¹; ae = 0.2D. மேற்பரப்பு ஒருமைப்பாடு வெள்ளை-ஒளி இடைச்செருகல் அளவீடு (டெய்லர் ஹாப்சன் CCI MP-HS) மூலம் அளவிடப்பட்டது.
2.4 MCDM மாதிரி
உற்பத்தி பதிவுகளில் பயன்படுத்தப்படும் ஷானன் என்ட்ரோபியிலிருந்து அளவுகோல் எடைகள் பெறப்பட்டன (அட்டவணை 1). எடை உணர்திறனை சோதிக்க, மான்டே-கார்லோ குழப்பத்தால் (10,000 மறு செய்கைகள்) சரிபார்க்கப்பட்ட மாற்றுகளை TOPSIS தரவரிசைப்படுத்தியது.
உற்பத்தி பதிவுகளில் பயன்படுத்தப்படும் ஷானன் என்ட்ரோபியிலிருந்து அளவுகோல் எடைகள் பெறப்பட்டன (அட்டவணை 1). எடை உணர்திறனை சோதிக்க, மான்டே-கார்லோ குழப்பத்தால் (10,000 மறு செய்கைகள்) சரிபார்க்கப்பட்ட மாற்றுகளை TOPSIS தரவரிசைப்படுத்தியது.
3 முடிவுகள் மற்றும் பகுப்பாய்வு
3.1 முக்கிய செயல்திறன் குறிகாட்டிகள் (KPIகள்)
படம் 1, சுழல் சக்தி மற்றும் விளிம்பு துல்லியத்தின் பரேட்டோ எல்லையை விளக்குகிறது; மேல்-இடது நாற்புறத்தில் உள்ள இயந்திரங்கள் ≥ 98% பகுதி இணக்கத்தை அடைந்துள்ளன. அட்டவணை 2 பின்னடைவு குணகங்களைப் புகாரளிக்கிறது: சுழல் சக்தி (β = 0.41, p < 0.01), விளிம்பு துல்லியம் (β = –0.37, p < 0.01), மற்றும் LT-VEC கிடைக்கும் தன்மை (β = 0.28, p < 0.05).
படம் 1, சுழல் சக்தி மற்றும் விளிம்பு துல்லியத்தின் பரேட்டோ எல்லையை விளக்குகிறது; மேல்-இடது நாற்புறத்தில் உள்ள இயந்திரங்கள் ≥ 98% பகுதி இணக்கத்தை அடைந்துள்ளன. அட்டவணை 2 பின்னடைவு குணகங்களைப் புகாரளிக்கிறது: சுழல் சக்தி (β = 0.41, p < 0.01), விளிம்பு துல்லியம் (β = –0.37, p < 0.01), மற்றும் LT-VEC கிடைக்கும் தன்மை (β = 0.28, p < 0.05).
3.2 உள்ளமைவு ஒப்பீடு
ஃபோர்க்-வகை சாய்வு அட்டவணைகள், ஒரு அம்சத்திற்கான சராசரி இயந்திர நேரத்தை 3.2 நிமிடத்திலிருந்து 2.2 நிமிடமாகக் குறைத்தன (95% CI: 0.8–1.2 நிமிடம்) அதே நேரத்தில் படிவப் பிழை < 8 µm (படம் 2) பராமரிக்கின்றன. சுழல்-தலை இயந்திரங்கள் செயலில் உள்ள வெப்ப இழப்பீடு பொருத்தப்பட்டிருக்காவிட்டால், 4 மணிநேர தொடர்ச்சியான செயல்பாட்டில் 11 µm வெப்ப சறுக்கலை வெளிப்படுத்தின.
ஃபோர்க்-வகை சாய்வு அட்டவணைகள், ஒரு அம்சத்திற்கான சராசரி இயந்திர நேரத்தை 3.2 நிமிடத்திலிருந்து 2.2 நிமிடமாகக் குறைத்தன (95% CI: 0.8–1.2 நிமிடம்) அதே நேரத்தில் படிவப் பிழை < 8 µm (படம் 2) பராமரிக்கின்றன. சுழல்-தலை இயந்திரங்கள் செயலில் உள்ள வெப்ப இழப்பீடு பொருத்தப்பட்டிருக்காவிட்டால், 4 மணிநேர தொடர்ச்சியான செயல்பாட்டில் 11 µm வெப்ப சறுக்கலை வெளிப்படுத்தின.
3.3 MCDM முடிவுகள்
கூட்டு பயன்பாட்டு குறியீட்டில் ≥ 0.78 மதிப்பெண் பெற்ற மையங்கள் 22% ஸ்கிராப் குறைப்பைக் காட்டின (t = 3.91, df = 16, p = 0.001). உணர்திறன் பகுப்பாய்வு 11% மாற்றுகளுக்கு மட்டுமே சுழல் சக்தி எடை மாற்றப்பட்ட தரவரிசையில் ±5% மாற்றத்தைக் காட்டியது, இது மாதிரி வலிமையை உறுதிப்படுத்துகிறது.
கூட்டு பயன்பாட்டு குறியீட்டில் ≥ 0.78 மதிப்பெண் பெற்ற மையங்கள் 22% ஸ்கிராப் குறைப்பைக் காட்டின (t = 3.91, df = 16, p = 0.001). உணர்திறன் பகுப்பாய்வு 11% மாற்றுகளுக்கு மட்டுமே சுழல் சக்தி எடை மாற்றப்பட்ட தரவரிசையில் ±5% மாற்றத்தைக் காட்டியது, இது மாதிரி வலிமையை உறுதிப்படுத்துகிறது.
4 கலந்துரையாடல்
சுழல் சக்தியின் ஆதிக்கம், டைட்டானியம் உலோகக் கலவைகளின் உயர்-முறுக்குவிசை ரஃபிங்குடன் ஒத்துப்போகிறது, இது எசுக்வுவின் ஆற்றல் அடிப்படையிலான மாடலிங்கை உறுதிப்படுத்துகிறது (2022, பக். 45). LT-VEC இன் கூடுதல் மதிப்பு, AS9100 Rev D இன் கீழ் "வலது-முதல்-முறை" உற்பத்தியை நோக்கிய விண்வெளித் துறையின் மாற்றத்தை பிரதிபலிக்கிறது. வரம்புகளில் பிரிஸ்மாடிக் பாகங்கள் மீதான ஆய்வின் கவனம் அடங்கும்; மெல்லிய-சுவர் டர்பைன்-பிளேடு வடிவியல்கள் இங்கு பிடிக்கப்படாத டைனமிக் இணக்க சிக்கல்களை வலியுறுத்தக்கூடும். நடைமுறையில், கொள்முதல் குழுக்கள் மூன்று-நிலை நெறிமுறைக்கு முன்னுரிமை அளிக்க வேண்டும்: (1) KPI வரம்புகள் வழியாக வேட்பாளர்களை வடிகட்டுதல், (2) MCDM ஐப் பயன்படுத்துதல், (3) 50-பகுதி பைலட் ஓட்டத்துடன் சரிபார்க்கவும்.
5 முடிவுரை
KPI தரப்படுத்தல், என்ட்ரோபி-எடையிடப்பட்ட MCDM மற்றும் பைலட்-ரன் சரிபார்ப்பு ஆகியவற்றை ஒருங்கிணைக்கும் புள்ளிவிவர ரீதியாக சரிபார்க்கப்பட்ட நெறிமுறை, விண்வெளி உற்பத்தியாளர்கள் AS9100 Rev D தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்யும் போது ஸ்கிராப்பை ≥ 20% குறைக்கும் 5-அச்சு இயந்திர மையங்களைத் தேர்ந்தெடுக்க உதவுகிறது. எதிர்கால வேலைகள் CFRP மற்றும் Inconel 718 கூறுகளைச் சேர்க்க தரவுத்தொகுப்பை நீட்டிக்க வேண்டும் மற்றும் வாழ்க்கைச் சுழற்சி செலவு மாதிரிகளை இணைக்க வேண்டும்.
KPI தரப்படுத்தல், என்ட்ரோபி-எடையிடப்பட்ட MCDM மற்றும் பைலட்-ரன் சரிபார்ப்பு ஆகியவற்றை ஒருங்கிணைக்கும் புள்ளிவிவர ரீதியாக சரிபார்க்கப்பட்ட நெறிமுறை, விண்வெளி உற்பத்தியாளர்கள் AS9100 Rev D தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்யும் போது ஸ்கிராப்பை ≥ 20% குறைக்கும் 5-அச்சு இயந்திர மையங்களைத் தேர்ந்தெடுக்க உதவுகிறது. எதிர்கால வேலைகள் CFRP மற்றும் Inconel 718 கூறுகளைச் சேர்க்க தரவுத்தொகுப்பை நீட்டிக்க வேண்டும் மற்றும் வாழ்க்கைச் சுழற்சி செலவு மாதிரிகளை இணைக்க வேண்டும்.
இடுகை நேரம்: ஜூலை-19-2025
