AS9102 FAIR auf einer Halterung: Was Käufer in der Luft- und Raumfahrtindustrie im Erstmusterbericht überprüfen

Wenn ein Abnehmer aus der Luft- und Raumfahrtindustrie 500 CNC-gefräste Halterungen bestellt, beinhaltet die Bestellung fast immer die Anforderung eines vollständig ausgefüllten Erstmusterprüfberichts (AS9102 First Article Inspection Report, FAIR), bevor auch nur ein einziges Bauteil versendet wird. Der FAIR ist der endgültige Nachweis dafür, dass der Fertigungsprozess eines Lieferanten Teile produziert, die alle Anforderungen der technischen Zeichnung erfüllen. Genau zu verstehen, worauf Qualitätsingenieure bei den Formularen 1, 2 und 3 achten – von der Teileverantwortlichkeit und Materialrückverfolgbarkeit bis hin zur Maßprüfung und Zertifizierungen spezieller Prozesse – kann den Unterschied zwischen einer Freigabe innerhalb einer Woche und monatelangen, kostspieligen Nacharbeiten und erneuten Prüfungen ausmachen.

Ein praktischer Leitfaden darüber, was Einkäufer der Luft- und Raumfahrtindustrie bei einer AS9102 FAIR für CNC-gefräste Halterungen vor der Freigabe von Produktionslosen überprüfen.

Warum AS9102 FAIR vor der Freigabe einer 500-teiligen Halterungscharge wichtig ist

In der Luft- und Raumfahrtbeschaffung ist der Erstmusterprüfbericht (First Article Inspection Report, FAIR) weit mehr als nur ein Dokumentationsverfahren. Er ist der formale Nachweis dafür, dass ein Lieferant ein Bauteil zuverlässig herstellen kann, das alle Anforderungen der technischen Zeichnung erfüllt. Für eine CNC-gefräste Halterung, die für eine Flugzeugzelle, eine Triebwerksaufhängung oder eine Avionikplatine bestimmt ist, stellt der FAIR die entscheidende Hürde dar, die das Vertrauen in die Prototypenphase von der Freigabe für die Serienproduktion trennt.

Wenn ein Käufer 500 Halterungen bestellt, ist das finanzielle und terminliche Risiko erheblich. Treten bei der Wareneingangskontrolle nach der Bearbeitung der gesamten Charge Maßabweichungen auf, drohen dem Lieferanten Ausschuss, Nacharbeit und möglicherweise Produktionsstillstände. Die von SAE International herausgegebene Norm AS9102 dient genau diesem Zweck. Indem sie den Lieferanten verpflichtet, vor Produktionsbeginn ein oder mehrere Erstmuster zu bearbeiten, zu prüfen und zu dokumentieren, erhält der Käufer einen objektiven Nachweis für die Leistungsfähigkeit des Fertigungsprozesses.

Die Norm definiert drei Formulare, die zusammen ein vollständiges Bild ergeben. Formular 1 erfasst die Teileverantwortlichkeit: Was wurde gefertigt, aus welcher Revision und von wem? Formular 2 erfasst die Produktverantwortlichkeit: Welche Materialien und Prozesse wurden verwendet? Formular 3 erfasst die Merkmalsverantwortlichkeit: Wie wurden alle Maße und Anforderungen im Vergleich zu den Sollwerten gemessen? Einkäufer in der Luft- und Raumfahrt und ihre Qualitätsingenieure prüfen jedes Formular anhand einer spezifischen Checkliste. Die Kenntnis dieser Checkliste ermöglicht es erfahrenen CNC-Bearbeitungsanbietern wie FRIMA, mit über 12 Jahren Erfahrung in diesem Bereich, die bestmögliche Qualität zu liefern. Präzisionsfertigung Erfahrung, um FAIR-Pakete zu erstellen, die die Käuferprüfung bereits beim ersten Mal bestehen.

Formular 1: Teileverantwortlichkeit und Zeichnungsrückverfolgbarkeit

Formular 1 ist das Deckblatt des AS9102-Wareneingangsberichts (FAIR) und wird vom Käufer zuerst geprüft. Es dient der Identifizierung des geprüften Teils und ordnet es einer bestimmten Revision der technischen Zeichnung zu. Bei einer Halterung für die Luft- und Raumfahrt überprüft der Käufer, ob Teilenummer, Teilebezeichnung und Revisionsstand der Zeichnung auf Formular 1 exakt mit der zum Zeitpunkt der Auftragserteilung gültigen Revision übereinstimmen. Häufige Ablehnungen erfolgen, wenn ein Lieferant eine ältere Zeichnungsrevision verwendet und der Wareneingangsbericht eine veraltete Revisionsnummer angibt. Selbst bei identischer Geometrie ist die Diskrepanz ein Warnsignal, da der Käufer nicht bestätigen kann, dass alle Revisionsänderungen berücksichtigt wurden.

Käufer prüfen außerdem die Serien- oder Chargennummer des ersten Prüfteils. Gemäß AS9102 muss das geprüfte Teil eindeutig identifiziert sein, um bei späteren Rückfragen eine Rückrufaktion zu ermöglichen. Bei Halterungen bedeutet dies in der Regel eine eingestanzte oder gravierte Seriennummer auf einer unkritischen Fläche, wie in der Zeichnung angegeben. Das Formular muss zudem den Fertigungsprozess detailliert beschreiben: welche CNC-Maschine verwendet wurde, welche Vorrichtung oder welches Spannmittel zum Einsatz kam und ob manuelle Entgratungs- oder Nachbearbeitungsschritte durchgeführt wurden. Diese Dokumentation stellt sicher, dass für alle weiteren Einheiten der gleiche Prozess wiederholt wird.

Ein weiterer wichtiger Punkt auf Formular 1 ist die Registrierung des Qualitätsmanagementsystems des Lieferanten. Käufer erwarten mindestens eine ISO 9001-Zertifizierung, und viele Luft- und Raumfahrtunternehmen fordern AS9100. FRIMA verfügt über beide Zertifizierungen. ISO 9001- und IATF 16949-ZertifizierungenDies belegt eine ausgereifte Qualitätsinfrastruktur. Das Formular erfasst außerdem den Namen des Prüfers und das Prüfdatum. Wenn der Qualitätsingenieur des Käufers sieht, dass die Prüfung von einem zertifizierten CMM-Bediener an einer kalibrierten Koordinatenmessmaschine durchgeführt wurde, steigt das Vertrauen in die Ergebnisse sofort.

Formular 2: Produktverantwortung für Materialien und Sonderprozesse

Auf Formular 2 bestätigen Käufer, dass alle verwendeten Materialien und Spezialverfahren für die Halterung ordnungsgemäß dokumentiert und zugelassen sind. Für eine typische Halterung aus 6061-T6- oder 7075-T6-Aluminiumblech für die Luft- und Raumfahrt benötigt der Käufer ein Materialzertifikat (Werkszeugnis), das die Herkunft des Rohmaterials bis zu einer bestimmten Chargennummer, Losnummer und dem Lieferanten zurückverfolgt. Das Zertifikat muss bestätigen, dass das Material die geltenden Spezifikationen erfüllt, z. B. AMS-QQ-A-200/8 für 6061-T6-Strangpressprofile oder AMS 4045 für 7075-T6-Bleche und -Platten. Chemische Zusammensetzung und mechanische Eigenschaften müssen innerhalb der Spezifikationsgrenzen liegen.

Der Käufer gleicht die Chargen- und Schmelznummern auf dem Materialzertifikat mit den Rückverfolgbarkeitsinformationen auf Formular 1 ab. Wenn im Werkszeugnis (FAIR) angegeben ist, dass die Halterung aus der Schmelze ABC123 gefertigt wurde, das beigefügte Werkszeugnis jedoch die Schmelze XYZ789 ausweist, wird das gesamte Formular-2-Paket zurückgewiesen. Diese Rückverfolgbarkeit ist in der Luft- und Raumfahrtqualität unerlässlich, da sie im Falle eines Fehlers im Feld eine Ursachenanalyse ermöglicht.

Die auf Formular 2 dokumentierten Sonderverfahren umfassen alle Oberflächenbehandlungen, Beschichtungen, Wärmebehandlungen und chemischen Verfahren, die an der Halterung angewendet werden. Gängige Sonderverfahren für Halterungen in der Luft- und Raumfahrt sind beispielsweise die Schwefelsäureanodisierung gemäß MIL-A-8625 Typ II, die Hartanodisierung gemäß Typ III, die Chromatierung gemäß MIL-DTL-5541 und die Passivierung gemäß AMS 2700. Für jedes Sonderverfahren prüft der Käufer, ob es von einem Nadcap-akkreditierten Lieferanten durchgeführt wurde und ob dem FAIR eine Prozesszertifizierung beiliegt. Der Nadcap-Akkreditierungsstatus kann über die eAuditNet-Datenbank des Performance Review Institute (PRI) überprüft werden. Käufer lehnen ein FAIR ab, wenn ein Lieferant für das jeweilige Sonderverfahren nicht als Nadcap-akkreditiert verifiziert werden kann.

Formular 3: Merkmalsbezogene Verantwortlichkeit und Dimensionsprüfung

Formular 3 ist der datenintensivste Teil des AS9102 FAIR-Verfahrens und erfordert von Einkäufern in der Luft- und Raumfahrt den größten Zeitaufwand für die Prüfung. Jede Abmessung, Toleranz, geometrische Angabe, Oberflächenbeschaffenheit und jeder Hinweis in der technischen Zeichnung, der Form, Passung oder Funktion der Halterung definiert, muss in Formular 3 mit Nennwert, Toleranzbereich, Messwert und Gut/Schlecht-Bewertung aufgeführt werden. Für eine typische Halterung in der Luft- und Raumfahrt mit 40 bis 80 kritischen Abmessungen bedeutet dies 40 bis 80 Zeilen mit Messdaten.

Käufer prüfen, ob die Angaben in Formular 3 alle Merkmale der aktuellen Zeichnungsrevision abdecken. Ein häufiger Fehler ist das Weglassen von Maßen in den Zeichnungshinweisen anstatt in den grafischen Darstellungen. Beispielsweise ist der Hinweis „ALLE KANTEN MÜSSEN EINE 0,25–0,51 mm KREUZUNG AUFWEISEN“ ein messbares Merkmal, das in Formular 3 aufgeführt werden muss. Ebenso gelten allgemeine Toleranzen im Schriftfeld für alle Maße ohne explizite Toleranzangabe, und der Käufer erwartet, dass diese impliziten Toleranzen überprüft werden.

Besonderes Augenmerk wird auf die Angaben zur geometrischen Bemaßung und Tolerierung (GD&T) gelegt. Bei einer Halterung mit einer Ebenheitsangabe von 0,005 Zoll auf der Montagefläche erwartet der Käufer einen gemessenen Ebenheitswert auf Formular 3, ermittelt durch eine Koordinatenmessmaschine (KMM). Positionstoleranzen von Lochmustern werden geprüft, indem die tatsächlichen Lochpositionen aus den KMM-Daten berechnet und mit der Toleranzzone für die tatsächliche Position verglichen werden. Anforderungen an die Oberflächengüte, angegeben als Ra-Werte in Mikrozoll oder Mikrometern, müssen ebenfalls zusammen mit Messwerten aus einem Profilometer aufgeführt werden. Das Kalibrierdienstleistungsmodell des NIST stellt die messtechnische Rückführbarkeitskette bereit, die diesen Messungen zugrunde liegt. FRIMA' CNC-FräskapazitätenUnterstützt durch kalibrierte Prüfgeräte wird sichergestellt, dass jedes Merkmal auf Formular 3 mit der von den Einkäufern der Luft- und Raumfahrt geforderten Präzision gemessen und dokumentiert wird.

Dimensionsprüfung: CMM-Daten, bemaßte Zeichnungen und Messunsicherheit

Einkäufer in der Luft- und Raumfahrt erwarten vom FAIR-Paket mehr als nur die ausgefüllte Form-3-Tabelle. Es empfiehlt sich, oft auch vertraglich vorgeschrieben, eine Zeichnung mit Positionsnummern beizufügen, in der jedes geprüfte Merkmal nummeriert und jede Positionsnummer der entsprechenden Zeile in Form 3 zugeordnet ist. Diese visuelle Zuordnung ermöglicht es dem Qualitätsingenieur des Einkäufers, jede Bemaßung in der Zeichnung schnell zu finden und das zugehörige Messergebnis zu ermitteln. Ohne eine Zeichnung mit Positionsnummern muss der Prüfer die Bemaßungen manuell zuordnen, wodurch die Wahrscheinlichkeit steigt, dass ein Fehler unentdeckt bleibt.

CMM-Datenberichte sind ein weiterer erwarteter Anhang. Käufer möchten die Rohdaten der Koordinatenmessmaschine einsehen, nicht nur die endgültigen Messwerte. Denn die CMM-Daten ermöglichen es dem Käufer, die korrekte Messstrategie zu überprüfen. Beispielsweise sollte ein Lochmuster mit einer Toleranz für die tatsächliche Position durch Antasten der Lochflächen und Berechnung der Mittelpunkte gemessen werden, nicht durch einfache Messung des Lochabstands mit einem Messschieber. Der CMM-Bericht sollte außerdem den Kalibrierungsstatus der Maschine, einschließlich der Kalibrierzertifikatsnummer und des Fälligkeitstermins der nächsten Kalibrierung, enthalten.

Die Messunsicherheit ist ein Konzept, das in der Luft- und Raumfahrtindustrie zunehmend in FAIR-Dokumenten gefordert wird, insbesondere bei Merkmalen mit engen Toleranzen. Wenn beispielsweise eine Bohrung für eine Halterung eine Durchmessertoleranz von +/- 0,0005 Zoll aufweist, muss die Messunsicherheit des verwendeten Koordinatenmessgeräts (KMG) deutlich kleiner als die Toleranz sein. Generell gilt, dass die Messunsicherheit bei kritischen Merkmalen maximal ein Viertel der Toleranz betragen sollte. Käufer prüfen das Kalibrierzertifikat des KMGs sorgfältig, um sicherzustellen, dass die Genauigkeitsspezifikation der Maschine die in Formular 3 angegebenen Toleranzen bestätigt.

Materialzertifizierungen: Werkszeugnisse, chemische Zusammensetzung und mechanische Eigenschaften

Die Rückverfolgbarkeit von Materialien ist eines der am strengsten geprüften Elemente einer Luft- und Raumfahrtausstellung. Für eine CNC-gefräste Aluminiumhalterung erwartet der Käufer eine Kopie des Werkszertifikats für das Rohmaterial, das die chemische Zusammensetzungsanalyse und die Ergebnisse der mechanischen Prüfungen enthält. Die chemische Zusammensetzung muss der geltenden Materialspezifikation entsprechen, und jedes Element muss innerhalb des vorgegebenen Bereichs liegen. Bei Aluminium der Legierung 7075-T6 muss beispielsweise der Zinkgehalt zwischen 5,1 % und 6,1 %, der Magnesiumgehalt zwischen 2,1 % und 2,9 % und der Kupfergehalt zwischen 1,2 % und 2,0 % liegen.

Die im Werkszeugnis aufgeführten mechanischen Eigenschaften umfassen typischerweise Zugfestigkeit, Streckgrenze und Bruchdehnung. Für 7075-T6 beträgt die Mindestzugfestigkeit 76 ksi, die Mindeststreckgrenze 68 ksi und die Mindestbruchdehnung 7 %. Käufer prüfen, ob diese Werte die Spezifikation erfüllen oder übertreffen und ob das im Zeugnis angegebene Prüfverfahren einer ASTM-Norm wie beispielsweise ASTM E8 für Zugversuche entspricht. Das Werkszeugnis muss außerdem den Materiallieferanten, die Chargennummer, die Losnummer und die Produktform (Blech, Blech, Stange oder Strangpressprofil) ausweisen.

Über das Werkszeugnis hinaus verlangen manche Käufer zusätzliche Materialdokumente wie ein Konformitätszertifikat (CoC) oder ein Analysezertifikat (CoA) vom Materialhändler. Bei flugkritischen Halterungen kann der Käufer sogar fordern, dass das Material von einem qualifizierten Hersteller stammt, der auf der Liste der zugelassenen Lieferanten des Herstellers geführt wird. FRIMA gewährleistet die vollständige Rückverfolgbarkeit des Materials vom Wareneingang bis zum Versand des fertigen Teils und stellt so sicher, dass jede gelieferte Halterung durch eine vollständige und nachvollziehbare Materialdokumentation belegt ist.

Spezielle Verfahren: Anodisieren, Oberflächenbehandlungen und Nadcap-Anforderungen

Halterungen für die Luft- und Raumfahrt verlassen die CNC-Maschine selten im unbearbeiteten Zustand. Die meisten erfordern mindestens einen speziellen Bearbeitungsprozess, wie z. B. Anodisieren, chemische Konversionsbeschichtung, Passivierung oder Wärmebehandlung. Jeder dieser Prozesse muss auf Formular 2 des AS9102 FAIR dokumentiert und mit einer Prozesszertifizierung des durchführenden Lieferanten versehen werden. Käufer überprüfen verschiedene spezifische Elemente jeder Prozesszertifizierung.

Erstens müssen die Prozessspezifikation und der Prozesstyp mit den Angaben in der technischen Zeichnung übereinstimmen. Wenn die Zeichnung beispielsweise eine Schwefelsäureanodisierung gemäß MIL-A-8625 Typ II, Klasse 1 (ungefärbt) vorschreibt, muss das Prozesszertifikat genau diese Spezifikation und diesen Typ angeben. Ein Zertifikat, das Typ III (Hartanodisierung) anstelle von Typ II ausweist, stellt eine Nichtkonformität dar, selbst wenn die Schichtdicke zufällig im Bereich von Typ II liegt. Zweitens muss das Prozesszertifikat messbare Ergebnisse wie Schichtdicke, Siegelqualität und gegebenenfalls Ergebnisse des Salzsprühtests enthalten. Käufer erwarten, dass die Schichtdicke an festgelegten Stellen der Halterung gemessen wird, nicht nur auf einem Prüfmuster.

Drittens, und das ist entscheidend, muss der Lieferant des Spezialverfahrens über eine Nadcap-Akkreditierung für das jeweilige Verfahren verfügen. Nadcap (National Aerospace and Defense Contractors Accreditation Program) ist das branchenweit anerkannte Akkreditierungssystem für Spezialverfahren in der Luft- und Raumfahrtindustrie. Das Performance Review Institute (PRI) führt Nadcap-Audits durch, und der Akkreditierungsstatus ist öffentlich einsehbar. Ein Einkäufer, der eine Erstmusterprüfung (FAIR) prüft, vergewissert sich, dass die im Prozesszertifikat aufgeführte Anodisierungsanlage über eine gültige Nadcap-Akkreditierung für die chemische Verarbeitung verfügt. Ist die Akkreditierung abgelaufen oder deckt sie das spezifische Verfahren nicht ab, wird die Erstmusterprüfung unabhängig von der Qualität der Ergebnisse abgelehnt. Lieferanten, die eine Nadcap-Akkreditierung für ihre eigenen Anlagen anstreben, können die Dokumentation der SAE-Norm AS9102 zusammen mit den Nadcap-Anforderungen heranziehen, um ein konformes Qualitätssystem aufzubauen.

Häufige Ablehnungsgründe gemäß FAIR und wie man sie vermeidet

Zu verstehen, warum FAIRs abgelehnt werden, ist genauso wichtig wie zu wissen, was Käufer überprüfen. Laut häufigem Feedback von Einkäufern aus der Luft- und Raumfahrtbranche lassen sich die häufigsten Ablehnungsgründe für Bracket-FAIRs in mehrere Kategorien einteilen. Der erste Grund ist eine Diskrepanz zwischen Zeichnungsrevision und Revision: Die FAIR bezieht sich auf Revision B, die Bestellung wurde jedoch für Revision C ausgestellt. Dieser vermeidbare Fehler erfordert, dass der Lieferant die korrekte Revision bestätigt, bevor mit der Fertigung des ersten Artikels begonnen wird. Es empfiehlt sich, eine Kopie der Bestellung dem FAIR-Paket beizufügen, damit der Prüfer die Revisionsverknüpfung überprüfen kann.

Der zweite häufige Ablehnungsgrund ist eine unvollständige Dokumentation in Formular 3. Enthält die technische Zeichnung 65 messbare Merkmale, Formular 3 listet aber nur 58 auf, fordert der Käufer den Lieferanten auf, die fehlenden sieben Merkmale zu messen und zu dokumentieren. Dies betrifft oft allgemeine Hinweise, Angaben zur Oberflächenbeschaffenheit verdeckter Elemente oder geometrische Toleranzen, die der Bediener übersehen hat. Durch die systematische Verwendung von Positionsnummern, bei der jedes Merkmal vor Beginn der Messung in der Zeichnung nummeriert wird, lässt sich diese Lücke schließen.

Die dritte Kategorie betrifft Mängel in der Rückverfolgbarkeit auf Formular 2. Fehlende Werkszertifikate, nicht übereinstimmende Chargennummern oder spezielle Prozesszertifizierungen von Lieferanten außerhalb des Nadcap-Netzwerks führen zur Ablehnung. Die beste Prävention ist eine Checkliste vor der Einreichung, die sicherstellt, dass alle Material- und Prozessnachweise vorhanden und rückverfolgbar sind, bevor das FAIR-Paket an den Käufer gesendet wird. FRIMA wendet einen strengen internen FAIR-Vorbereitungs-Workflow an, der all diese häufigen Fehlerquellen berücksichtigt und so eine hohe Annahmequote beim ersten Antrag für Aufträge im Bereich der Luft- und Raumfahrtindustrie erzielt.

Wie FRIMA Luft- und Raumfahrtkäufer durch den FAIR-Prozess unterstützt

Mit über 12 Jahren Erfahrung in der Präzisions-CNC-Bearbeitung hat FRIMA Kunden aus der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und anderen Industriezweigen durch Hunderte von Erstmusterprüfungen unterstützt. Rund 70 % der FRIMA-Produktion besteht aus Aluminiumlegierungen, dem gängigsten Werkstoff für Halterungen in der Luft- und Raumfahrt. Die CNC-Fräs- und CNC-Drehkapazitäten, kombiniert mit der hauseigenen CMM-Prüfung, ermöglichen dies eine durchgängige Kontrolle des FAIR-Prozesses vom Rohmaterialeingang bis zur abschließenden Maßprüfung.

Das nach ISO 9001 und IATF 16949 zertifizierte Qualitätssystem von FRIMA bietet die dokumentierten Verfahren, Kalibrierungsaufzeichnungen und Schulungsunterlagen, die Einkäufer der Luft- und Raumfahrtindustrie als Nachweis in einem FAIR-Paket erwarten. Die Erfahrung des Unternehmens mit CNC-Frästeile Bei Aluminium, Stahl und Messing bedeutet dies, dass die gemäß Formular 1 erforderliche Dokumentation des Fertigungsprozesses stets vollständig und korrekt ist. Für Kunden, die Folgendes benötigen: präzisionsgefertigte Bauteile Aufgrund der strengen GD&T-Anforderungen prüft das Ingenieurteam von FRIMA die Zeichnung vor der Angebotserstellung, um jedes Merkmal zu identifizieren, das auf Formular 3 erscheinen soll.

Einkäufer in der Luft- und Raumfahrtindustrie, die neue Lieferanten für Halterungsprogramme evaluieren, sollten neben dem angegebenen Stückpreis auch die nachgewiesene Fähigkeit des Lieferanten berücksichtigen, bereits beim ersten Mal eine fehlerfreie Erstmusterprüfung (FAIR) einzureichen. Eine abgelehnte FAIR kann die Produktionsfreigabe um Wochen verzögern, und die Kosten dieser Verzögerung übersteigen fast immer die Einsparungen durch einen niedrigeren Stückpreis. FRIMAs Erfahrung mit präzisen und vollständigen FAIR-Dokumentationen gibt Einkäufern die Gewissheit, dass die Produktionslose termingerecht freigegeben werden. Bei Fragen zu FRIMAs FAIR-Kompetenz oder um ein Angebot für CNC-gefräste Halterungen für die Luft- und Raumfahrtindustrie anzufordern, besuchen Sie die FRIMA-Website.KontaktseiteDie