Design and certification of additive manufactured parts in commercial aviation

Abstract

This thesis investigates the potential of implementing additive manufacturing (AM) in the design and certification processes of no- and low-critical aircraft interior parts within commercial aviation. The study was conducted from the perspective of a Design Organization Approval holder, with Finnair Technical Operations serving as the case study organization. The motivation originates from increasing supply chain challenges in aviation, which have encouraged operators to explore AM as a means to improve spare part availability, reduce lead times, and enhance operational resilience.

The study combines recent literature, regulatory analysis, and authority input, with particular focus on guidance material provided by the European Aviation Safety Agency (EASA). As part of the research, the aspects were demonstrated by producing a prototype of an aircraft interior component, intended for benchmarking the potential of AM compared to the existing regulation and guidelines.

The key results include the identification of regulatory boundaries, documentation requirements, and competence needs for AM adoption. Based on these findings, a five-phase roadmap was proposed as guidance for design organization in implementing AM capability for aircraft interiors. The findings contribute to bridging the gap between regulatory expectations and practical implementation.

Tämä työ tutkii lisäävän valmistuksen käyttöönoton mahdollisuuksia kaupallisessa ilmailussa suunnitteluorganisaation näkökulmasta, keskittyen lentokoneen matkustamon ei-kriittisten osien suunnittelu- ja hyväksyntäprosesseihin. Tutkimus toteutettiin Finnair Technical Operations organisaatiolle. Tutkimuksen taustalla on ilmailualan kasvavat toimitusketjuhaasteet, jotka ovat saaneet toimijat selvittämään lisäävän valmistuksen hyödyntämistä varaosien saatavuuden parantamiseksi, toimitusaikojen lyhentämiseksi ja toiminnan joustavuuden lisäämiseksi.

Tutkimus tarkastelee nykytilannetta yhdistämällä ajankohtaisia tieteellisiä julkaisuja, sääntelyanalyysiä ja viranomaisten näkemyksiä, keskittyen erityisesti Euroopan lentoturvallisuusviraston (EASA) tarjoamaan ohjeistukseen. Osana tutkimusta valmistettiin prototyyppi valikoidusta lentokoneen matkustamon osasta, jonka avulla arvioitiin lisäävän valmistuksen potentiaalia suhteessa voimassa olevaan sääntelyyn ja ohjeisiin.

Keskeisinä tuloksina tunnistettiin lisäävän valmistuksen käyttöönottoon liittyvät sääntelyn rajat, dokumentointivaatimukset sekä kyvykkyystarpeet. Tulosten pohjalta laadittiin viisiportainen etenemissuunnitelma lisäävän valmistuksen kyvykkyyden kehittämiseen suunnitteluorganisaation tueksi. Tutkimuksen löydökset auttavat kaventamaan kuilua viranomaisodotusten ja käytännön toteutuksen välillä.