參觀復材零件制造廠
位于愛荷華州和華盛頓州的Sekisui公司的復材制造廠：（左上角，順時針）1.愛荷華州的奧蘭治市、2.華盛頓州的倫頓、3.華盛頓州的薩姆納
Sekisui Aerospace（美國華盛頓州倫頓）是波音公司、Spirit AeroSystems公司、柯林斯航空航天公司、GE發動機公司和其他公司的高容量復雜復合材料零件和組件的一級供應商。除了每年為航空發動機供應10000個零件，為商用飛機管道和內飾供應150000個零件外，該公司還在其全自動QForge生產線中每年生產100000個碳纖維增強熱塑性復合材料支架。該公司的多種產品組合包括連接復合材料機身段的主要結構拼接帶、醫學成像和手術臺，以及軍用和商用無人機的機翼、機身和飛行控制結構。
它的工藝能力也很廣泛，包括用熱壓罐和熱壓罐外(OOA-out-of-autoclave)固化的復雜預浸料疊層，但也在雙馬來酰亞胺(BMI)等高溫材料和用于批量生產的壓縮成型方面進行了廣泛的工作，以及高精度航空發動機葉片、反推力裝置的葉柵和電機部件的快速原型設計。Sekisui Aerospace還通過連續壓縮成型(CCM- continuous compression molding)生產線和自動化沖壓單元擴展了其熱塑性復合材料的能力。
此外，它還投資了工業4.0，對正在進行的材料套 件、模具和零件實施射頻識別技術(RFID-Radio Frequency Identification)跟蹤。標簽由與軟件集成的天線讀取，不僅可以可視化零件的位置，還可以可視化每個生產區域 的綠色或紅色狀態。該系統提高了薩姆納的效率，減 少了廢品和不合格零件。在奧蘭治市，標簽/條形碼數據被輸入到現場的監控和數據采集(SCADA- supervisory control and data acquisition)系統，使智能壓力機能夠加載每個零件的工藝配方，監控所有工藝數據，通知操作員潛在問題，并將數據記錄到每個零件的數字線程中。
關鍵主題
愛荷華州，奧蘭治市
- 壓縮成型，壓力刀，4.0 工作站
- 工具和產品開發
- 工業 4.0 智能壓力機
- QForge 自動化 TPC
華盛頓，倫頓
- 符合人體工程學的鋪放
- 固化、機加工、精加工
- CCM、APC 和熱塑性零件
- 創新實驗室
薩姆納，華盛頓
- 熱壓罐區域、預熱室
- RFID 跟蹤，視覺工廠
- 流水線、垂直存儲倉庫、增長
- Sekisui Aerospace 的明日
Sekisui Aerospace成為復合材料零件首選供應商的愿景也聚焦于人。CW對這三個廠區的訪問顯示，員工隊伍明顯多樣化，其中包括許多擔任管理角色的女性和有色人種。該公司專注于改善（“為更好而改變”），認可其員工的專業知識，征求建議，并跟蹤管理層的反應和實施。首席執行官Daniele Cagnatel因挑戰該行業的低工資而遭到抨擊。他在2023年2月《西雅圖時報》的一篇文章中說：“忘掉每小時18美元或20美元吧。” 。“為什么我們不能支付每小時30美元？”他的愿景是使用更自動化和數字化的工作流程，用更少的管理人員為更少的技術工人提供高薪職業。他告訴CW參觀人員：“我想雇傭工人來操作自動化工作站并檢查生產的零件。” 。“所以，現在他們正在管理數字系統，應該得到更多的報酬，但他們也更有效率，思考如何改進工作站，以及我們下一步該做什么。然后我們開始給人們一份職業，而不僅僅是一份工作。”
他說，這一轉變始于2017年，當時他離開GKN公司擔任首席執行官，加入AIM Aerospace（美國華盛頓州倫頓），后者剛剛收購了Quatro Composites（美國愛荷華州奧蘭治市）。AIM隨后于2019年被 Sekisui Chemical（日本東京）收購。“我們已經走了很長的 路，”Cagnatel說，“但在接下來的5年里，我們將把這家公司變成一個非常不同的業務類型。”
愛荷華州，奧蘭治市
CW編輯人員參觀了這座9300平方米的設施，由現場總經理盧克·利文斯頓(Luke Livingston)和工程經理安迪·斯托布納(Andy Stoebner)帶領。他們指出了該廠區在2023年全球改善競賽中獲得的特別獎獎 杯。利文斯頓說：“我們贏得了所有Sekisui北美公司 （9家公司，24 個工廠）的勝利，證明了柯林斯航空 航天短艙復雜預浸料海貍尾零件的廢料減少和工藝改進。” 。“Kaizen通過分解一個問題或過程，對其進行分析，然后以更好的方式將其重新組合起來，從而實現改進。Sekisui Chemical已經參與這項全球競爭50年了，Sekisui North America已經參與了25年。”
我們進入運輸區的生產車間，在那里我們可以看到各種各樣的零件。左側的板條箱中裝有多個碳纖維復合材料醫學成像臺以及波音787復合材料機身的拼接帶。這些將尾錐與機身相匹配，由四塊組成，通過 CFRP拼接板用螺栓連接成環箍。
在毗鄰的潔凈室中，四臺Zünd（Altstätten Switzerland）自動簾布層切割機具有動態嵌套功能。斯托布納說：“我們可以在同一預浸材料卷上為不同客戶的多個零件嵌套數百層，這大大提高了我們的效 率。”。例如，短艙的海貍尾有60層。房間的右側是切割臺和整個工廠六個大型真空成型臺中的一個，用于加熱剝離疊層。左邊是使用激光投影儀的鋪放站， 大多數都有安裝在柱子上的雙投影儀。
SEKISUI航空航天壓縮成型推力反向級聯壓縮成型專業知識。Sekisui Aerospace因其在壓縮成型的CFRP預浸部件上減少廢料而獲得2023年全球改善競賽特別獎（頂部）。這一專業知識延伸到模塑化合物和原型，如航空發動機推力反向器的高精度葉柵（底部）。
斯托布納說：“我們一半的鋪放工位都是用于壓縮成型的零件，比如這些海貍尾。” 。“另一半是將進行熱壓罐固化的疊層，主要用于波音公司。”當我們走過海貍尾疊層站時，一名技術人員將疊層放在一個矩形心軸狀工具上。他補充道：“這些都是CFRP加上一些 SurfaceMaster（蘇威-Solvay公司生產的薄膜材料） 層，將使用我們專有的壓棒工藝制造。”過去，這是一個充滿5-6個工位的區域，BMI預浸料是為波音飛機中使用的通用電氣航空航天發動機鋪設的。我們離開潔凈室，進入一個區域，里面有ASC熱壓罐公司（美國加利福尼亞州巴倫西亞）的四臺熱壓罐。最大的前面是一套灣流航空航天公司的內部和結構部件，真空袋裝，放在推車上，隨時可以固化。
壓縮成型，壓力刀（pressclave），4.0 工作站
我們左轉，進入一個主要用于預浸料部件壓縮成 型的生產區。有幾個大型壓力機——0.8×2 米、1.3×1.3 米和0.5×2.4 米——以及 13 個較小的壓力機，包括Accudyne Systems（美國特拉華州紐瓦克）、Wabash MPI（美國印第安納州Wabash）和內部制造的機器。壓縮成型按使用的工具分為四種類型：乳膠橡膠內膽、配套的金屬模具、硅膠增強劑和壓棒工藝。
斯托布納解釋說，壓力刀(pressclave)模仿了熱壓罐，但能耗更低，循環時間更快。“我們可以每班生產 多個機艙面板，在熱壓釜罐固化至少需要6-8個小時。然而，我們可以在一次熱壓罐運行中堆疊許多零件。因此，與快速成型相比，熱壓罐固化許多零件的能力是有價值的。”
航空發動機零件工業4.0單元。robot從陰影板 （右后）上拾取預浸料層，取下襯紙并將其放入工具（左前）中，在那里相機檢查準確性，壓實單元滑動，使用滾筒施加壓力。
我們使用robot（通用機器人，丹麥歐登塞）移動到一個封閉的工作區。利文斯頓表示：“我們正在努力在整個流程中實施更多的工業4.0 和自動化。” 。“該單元可在6×6米的區域內進行疊層、壓實、壓 模、后固化和機加工。”它是在內部建造的，用于為兩種型號的GE航空發動機生產一系列墊片。機器人從陰影板托盤上編號的、成形的孔中抓取一層預切割的預浸料。然后取下襯紙并放置簾布層。相機會檢查紙張是否已取出，放置是否正確，然后用滾筒壓實簾布層。對每個簾布層重復此操作，直到疊層完成并轉移到壓機。
在單元的后部，零件直接從壓機送入幾個Haas (Oxnard，California，U.S.)加工工作站。操作員將零件從壓力機轉移到加工工作站中。利文斯頓說：“我們的下一次迭代將使這一步驟自動化。” 。
他指出，這個工作站也是改善流程和效率的改善項目的結果。他說：“這減少了物料搬運和操作員移動的工作量。”。“Sekisui Chemical一直是一家出色的母公司，投資我們，特別是在新冠肺炎期間，以提高我們的技術能力和生產能力，從而在航空航天市場 回歸時做好準備。”
工具和產品開發
下一個區域容納了一個來自CMS北美（美國密歇 根州喀里多尼亞）的1.2×1.2×3.7米五軸加工單元和兩個 1.8×2.4×4.3 米 Zimmerman（德國諾伊豪森）單元。Stoebner 說：“我們還有多個三軸加工單元、一個臺式路由器和一個五軸噴水切割機。” 。“因此，我 們可以自己加工模具和夾具。我們有一個藍光掃描儀來確保公差，這使我們成為一站式商店，能夠設計和生產我們自己的生產工具，并幫助我們的客戶做到這 一點。我們還制造自己的CFRP工具。”
接下來，我們走進新產品介紹區，一家正在尋求認證的電動垂直起降(eVTOL)飛機的主要制造商正在那里完成工作。斯托布納解釋道：“我們正在與他們 （客戶）合作，為他們的飛機的多個部件進行制造和工具設計，包括翼肋、穩定器和方向舵，以及測試。”。他補充道：“我們正在努力將疊層工藝工業化。”他指的是兩種帶有CFRP預浸疊層的中型金屬工具。然后，他轉向一個部分填滿的落地貨架。“這是專門針對該客戶以及我們滿足其需求所需的300多個上籃心軸和加工夾具的。”
在這個區域前面的桌子上有幾個看起來像大型鐘表齒輪的模壓零件。斯托布納說：“我們正在與汽車制造商合作，在eVTOL和汽車電動汽車中用CFRP取代金屬。” 。“我們已經試驗了多種方法，包括單向材料和短切纖維的混合物以及壓縮成型化合物。”
工業 4.0 智能壓力機
我們穿過過道，來到一排排Accudyne和Wabash打印機前。斯托布納說：“我們在這些機器上安裝了自己的HMI和控制裝置，這樣我們就可以監控和收集過程數據。” 。“操作員將掃描他們徽章上、正在使用的工具上和零件疊層上的條形碼。所有這些都會輸 入我們的監控和數據采集(SCADA- supervisory control and data acquisition)系統，然后該系統將提取出該零件 的正確配方。操作員加載工具并關閉壓力機。在固化 過程中，我們將收集所有工藝數據，例如工具上的溫 度、壓力機和內膽工具內的壓力，以進行全面跟蹤每 個零件。我們知道誰加載了零件以及何時加載，再加上完整的運行數據與配方。我們不使用人眼進行檢查，而是使用自動化。如果系統分析顯示過程數據對 齊，則屏幕顯示綠色信號。如果有任何問題，屏幕會發出紅色信號。例如，如果固化要求在40分鐘內以2度/分鐘的速度傾斜，但機器關閉，那么我們可以查看該變化，以確定變化是否足以使零件質量受到質疑。這是在固化檢查中構建的，就像在標準熱壓罐軟件中 一樣，但它都是根據每個客戶和零件的規格進的。”
測試和 NDI
接下來，我們經過一個正在進行零件負載測試的區域。斯托布納說：“髖關節置換手術的手術臺等醫療設備的零件都經過了 100%的測試，包括扭轉和移位。” 。“我們對無人機零件進行類似的測試。我們 記錄測試數據和測試的攝像機鏡頭，并將所有這些記錄下來，以進行統計過程控制。零件在測試過程中很少出現故障，但如果出現故障，我們可以很快追蹤根本原因。”
在奧蘭治市NDI實驗室進行尺寸檢測的坐標測量機 （CMM- Coordinate measuring machines）。
然后，我們穿過一組門進入一個房間進行尺寸控制測試和無損檢測(NDI-nondestructive inspection)。左邊是雙橋坐標測量機CMM(Hexagon公司制造），右邊是Creaform藍光3D掃描系統（加拿大 Levis公司制造）， 該系統每秒收集180萬個數據點，而實驗室的Faro臂每秒收集10-15個數據點。Creaform用于構建零件熱圖、 年度工具檢查和開發，例如，幫助客戶在沒有CAD文件的情況下對零件進行逆向工程。在背面，一個由美國國家航空航天局開發的閃光熱 像儀位于右側。熱成像使用光或熱來激發零件表面，并記錄溫度傳導，以確認特征和識別缺陷。熱成像室已經在這里使用了6-7年，目前用于檢查無人機零件上的粘合。
此前，這是使用手持A掃描超聲檢測(UT)完成 的，僅一個結合區域就需要32小時。現在，所有的結合 區域在 4 小時內被掃描。左邊是一個C掃描UT裝置， 在一個框架中有兩個噴射器/測試頭，水平放置樣品，一 個頭在上面，一個在下面。Tecscan（加拿大圣布魯諾·德蒙塔維爾）的一個新的 1.5×1.5×3.7 米 C 掃描系統也正 在安裝中。
噴漆、精加工、裝配
我們離開NDI室，進入噴漆和飾面區域，該區域包括兩個油漆間、一個油漆混合間和一個油漆烤箱。右邊是一個封閉的房間，里面有六個下通風臺，用于打磨和其他預處理和后處理操作?；氐阶筮叄性S多用于邊緣 密封和各種精加工過程的工位。接下來，我們經過兩個房間進行組裝操作，例如無 人機機身成型零件的集成，包括燃油管路和其他附件的 粘合夾。“作為我們禪宗哲學的一部分，我們不斷改進 這個過程，” 斯托布納說。“例如，我們使用頭頂攝像頭來檢查部件位置，并幫助我們分析操作。我們從公司 的其他專業請來人員，幫助我們尋求質量和效率的進一步提高。”在這個房間外面，堆放著各種用于國防應用的壓模零件。
QForge 自動化熱塑復材（TPC）
參觀穿過道路到達QForge大樓，該大樓是100%熱塑性復合材料(TPC)，通過自己開發的全自動生產線。利文斯頓(Livingston)解釋道：“它始于2012年，是一條手動生產線，將工具從預熱爐轉移到壓力機。” 。
“然后，我們增加了一個高架軌道系統和自動化。這條生產線目前每月生產8000個零件，包括波音787發動機支架和內部儲物箱支架的30 個不同零件號。在新冠肺炎之前，我們正在努力滿足波音公司每月14 架飛機的速 度。該線路目前是為小于0.5×0.5米的小部件設置的。但我們已經在為擴大規模以處理更大的零件做準備。”QForge之旅從材料準備室開始，在那里CF/PEEK UD預浸膠帶被切成兩種不同的尺寸，并存放在塑料箱中。利文斯頓指出：“這是一個極其自動化的過程，有一臺機器可以將原材料轉化為我們裝載到生產線上的工具中的材料。” 。
QForge 99.9%的第一部分產率。QForge自動化生產線以每月8000件的速度生產30件號的熱塑性復合材料（TPC）支架，用于發動機和內部儲物箱。
末端是一個工具儲存區，周圍有一條輸送線，裝載著匹配的金屬工具。操作員和數字控制系統位于我們和輸送機之間。斯托布納解釋道：“該系統可以從我們的監控和數據采集(SCADA- supervisory control and data acquisition)系統中看到波音公司的零件號和數量。” 。它將工具裝載到輸送機中，并向操作員顯示要裝載的材料的重量和類型。工具中的熱電偶測量溫度，當溫度達到規格要求時，系統將其移動到壓力機上。零件號、工具號、材料類型和重量以及所有過程數據都會記錄下來 系統完成成型和機加工后，操作員將零件裝載到高架軌道上，高架軌道將零件通過“盒子”運輸，用 于噴砂、底漆涂敷、環境溶劑閃蒸、面漆涂敷和油漆烘箱。
然后，軌道將工具運輸到相鄰區域進行質量檢查。此外，還將安裝任何所需的組件，如螺旋管。當被問及這條生產線是否能夠處理預期的先進空中機動(AAM-advanced air mobility)零件量時，利文斯頓指出，計劃擴建這座建筑并安裝另一條生產線。“我們已經做好了增長的準備。”
華盛頓,倫頓
11600平方米設施的解說人是運營總監布萊恩·貝克（Brian Baker）和熱塑性塑料運營總監達雷克·唐寧（Darek Downing）。參觀從工廠的開放式生產區開始，那里擠滿了主要用于波音內部零件的生產站。貝克補充道，左側的一個大倉庫正在過渡使用RFID標簽，該標簽也將用于零件，跟蹤其位置和進度狀態。
雷頓Sekisui Aerospace復合材料內飾制造車間。
貝克說：“這個地方有很多古老的工藝，比如用于 內部面板的壓變形的蜂窩芯。” 。“我們在這個地區所 做的大部分都使用玻璃纖維預浸料，大約 20%是Kevlar。”我們右轉進入生產區，走向烤箱。在我們的左邊是波音777和787飛機的成型檢修門和面板。“這需要九個過程，” 貝克說，“包括預浸料坯的手工疊層、真空袋和烤箱固化、質量檢查和水測試，以確保 面板提供一個沒有任何泄漏的屏障。”然后，面板上鉆 出不同的核心部分，安裝鉚釘，區域進行填充和整流 罩，面板邊緣用灌封化合物密封，安裝任何二次裝飾件，然后安裝裝飾性外表面薄膜。
在這個區域的后面是一個大烤爐。一個真空袋裝 的鋪放零件放在前面，準備固化，大部分零件需要4-5個小時?？緺t的右邊是一個脫模站。之后，零件將被放置在真空夾具上鉆孔，并用砂紙打磨以光滑任何尖銳的棱角，然后進行噴漆站，然后進行最終質量保證 （QA- quality assurance）檢查。貝克說：“波音公司每天都會把這些成品面板，直接放到他們的飛機上（10分鐘后），而無需進一步檢查。”“這要求我們的合格率>99%。”
符合人體工程學的鋪放
我們離開主生產車間，進入左側的潔凈室。兩臺自動切割機— 一臺來自Zünd，一臺來自Gerber（美 國康涅狄格州托爾蘭）--執行所有預浸料套件的切割。在房間的中間，幾條零件疊放生產線包括軌道上的推車。貝克說：“但我們正在根據操作員的建議，將其改為可以根據需要升高或降低的桌子，以滿足工人的身高，從而改善人體工程學。”。頂部的Lazy Susan使零件能夠旋轉，從而更容易地應用簾布層。
在這個潔凈室的后部一個區域，用于放置10-12個不同零件號的成型服務面板蓋。右邊是一個大烤箱，里面的零件都在這里進行固化。還有一些模具看 起來像真空臺，但實際上是OOA工具，頂部模具的框架上連接了一個可重復使用的硅膠真空袋，用于波音零件。
固化、機加工、精加工
相鄰的固化室設有一臺由Williams White&Co. （美國伊利諾伊州莫伊林市）生產的1000噸壓機和兩臺由Accudyne Systems生產的較小壓機，一臺蒸汽壓機和一臺油壓機，用于固化平板。中間有金屬分離 器，最多可以循環使用七個零件進行5小時的固化。還有四臺用于固化貨物襯墊的壓力機，這些壓力機也 被堆疊并固化為多組零件。貝克說：“我們進入了一個手工修剪零件的地區， 但很快就會過渡到自動化數控銑削。”。相鄰的隔間容納五軸CMS Ares和DMS（美國科羅拉多州科羅拉多斯普林斯）CNC中心以及四個較小的修剪工作站。
在填充和修飾的房間里，六個站的工人根據需要 涂抹填充化合物，并將內部零件打磨光滑。使用過膨 脹 Nomex 蜂窩芯的成型座椅靠背等待完成。附近是一 個大的油漆室，底漆、內層面漆和外表面漆分別在不 同的隔間中涂覆，并在兩個油漆爐中固化。噴漆室之后是一個補漆室，在這里涂上裝飾膜，還有一個用于質量檢查的燈光臺。我們穿過走廊走回主生產區，在 那里有一塊大木板跟蹤改善措施的進展。貝克說：“這 些都是我們的員工提出的建議，我們每周都會開會審 查，確保及時實施。” 。
Sekisui Aerospace 在其Renton主生產廠房安裝了一條連續壓縮成型（CCM）生產線（頂部）， 以生產定制的熱塑性復合材料（TPC）坯料，然 后在其自動沖壓室（APC）中沖壓成型，該自動沖壓室包括兩組烘箱、一臺 Accudyne Systems 沖壓機和KUKA 機器人（底部）。
CCM、APC 和熱塑性零件
主生產區的入口處是Teubert（德國Blumberg）提供的連續壓縮成型(CCM)工作站。唐寧解釋道：“我 們正在與波音公司一起鑒定這一流程。”他在ATC制造公司（美國愛達荷州 Post Falls）花了10年時間開發 連續壓縮成型(CCM)和其他工藝。該工作站包括一個具有多達21個輥的筒子架，該筒子架將不同角度的膠帶（例如，0°、90°、±45°）送入加熱的臺板壓機， 以固結成扁平的定制坯料。壓力機有三個加熱區和兩 個冷卻區，可施加高達180噸的壓力。唐寧說：“例如，我們可以制造100米長、610毫米寬的坯料，包括59層樹脂含量為40%的帝京（Teijin）CF/PPS 膠帶。我們為研發項目制造了多達80層的面板，但通常使用48層用于生產零件。”
我們穿過一扇門進入自動沖壓工作站（APCautomated press cell），在那里連續壓縮成型（CCM）坯料首先在OMAX（Kent，Washington，U.S.）水射流切 割機上修剪成形，然后沖壓成零件。它看起來與 Victrex 公司的復合材料解決方案公司的沖壓車間非常相似，有四個預熱爐，在中間有一個機器人。零件由兩個KUKA（德國奧格斯堡）機器人在兩排烤箱和一 臺Accudyne Systems壓力機之間穿梭。
唐寧指出：“我們有四個烤箱來跟上短的打印周期。”。“我們每年可以在這個工作站中生產數百萬個零件。我們有兩個裝卸區，每分鐘都會將一個零件帶回操作員手中。”這些零件將在隔壁的兩個哈斯 （Haas）數控工作站中進行修整，然后由 Genesis（不再營業）在機器人無損檢測工作站中進行檢查， Genesis 在槽中對零件進行超聲波C掃描。”展出的演示器部件包括 Ω 形/帽形加強件和一個深的三邊U形梁部件。
創新實驗室
在生產廠房的正面/東側，一個完整的測試實驗室 進行機械、消防和資格測試。貝克說，與之相鄰的是創新實驗室，在Sekisui收購AIM Aerospace 后，該實驗室從圣地亞哥附近的波韋搬遷而來。“這個實驗室不 僅支持研發，以持續改進我們的零件和工藝，還支持開發各種各樣的新零件。我們可以很快從概念到零件，構建自己的原型或低速工裝。例如，我們為一位無人機客戶在3周內從設計到提供三組零件。”該實驗室包括一臺Stratasys（美國明尼蘇達州伊甸草原）Fortus 400塑料D打印機（非復合材料）、 Haas 數控銑床、小型Accudyne立式壓力機、較大的Wabash平板壓力機和兩臺較小的第一概念板壓力機。
這里看到的零件包括一個由奧蘭治市 Q 鍛造材料制成 的彎曲肋梁和一個由壓縮成型化合物制成的航空發動 機推力反向器葉柵。唐寧說：“這是一個非常困難的部 分，因為它不僅彎曲以符合短艙，而且葉柵中的每個 翅片都處于不同的傾斜角度。” 。貝克補充道，該實驗 室為汽車和軍事應用，以及較新的移動和無人機公司提供了原型零件。“我們也在關注新太空。我們的目標是在未來5年內大幅多樣化，進入新的和非航空航天應用領域。”
薩姆納，華盛頓
解說員是運營總監埃德·克蘭福德(Ed Cranford)，他在波音公司工作了20年后來到這里。我們進入潔凈室，有一臺Zünd和一臺Gerber自動切割機。他說：“我們增加了套件的自動化和優化，將簾 布層切割得更接近凈形狀，而不是手工修剪的大塊。” 。“我們現在已經取消了 90%的手工修剪。我們每班有兩個人，每天負責200-250個裁片套件。”
“我們在這里只生產管道零件和組件，”他繼續說道。“它大部分使用Kevlar預浸料用于波音飛機的暖通空調系統，包括737、787、767加油機、777和P-8軍用版737。我們還為空客公司生產逃生滑梯的包裝板儲存箱和軍用飛機熱交換器系統的一些零件。我們生 產了 3000 多個不同的零件號，這些零件號變化很大— —有些使用兩層，有些多達30層，其中一層可能是以38/月的速度生產的大批量單個零件，而另一些則是較 低的速率，但每個架次有更多的零件。”
在這個房間的后半部分是用于使用15-30 層的零件的固定線，每個技術人員從頭至尾執行所有的鋪層步驟。在房間的中心是推車上的零件，這些零件沿著軌道向下移動，每個技術人員只需在那里進行一個鋪 層步驟——例如，初始鋪層、預切割的蜂窩芯、最終鋪層，然后是放氣、通氣和真空袋膜，然后是一個用膠帶密封鋪層并安裝真空端口的工位。
克蘭福德說，由于零件形狀復雜，這種疊層被應 用到石膏心軸上，大多數只使用一次。“把石膏從零件中取出太難了，所以它被打碎了。這些石膏疊層心軸 （LM- layup mandrels）是在五個街區外的一個專用設施中制造的。然后我們用 Frekote 脫模劑（德國杜塞爾多夫 的漢高）對它們進行處理。”房間左側有一些可重復使 用的疊層心軸（LM），用于非常簡單的零件?？颂m福德說，它們沒有突起，因此更容易移除。對于有樁的零件，在完成的疊層上進行真空裝袋是很復雜的。“我 們使用加熱槍軟化預浸料坯，以將其推到角落，避免橋接。”疊層的循環時間從最低層、最簡單的零件的26分鐘到30層以上、形狀更復雜的零件的900分鐘不等。
熱壓罐區域、預熱室
我們離開潔凈室，進入兩條主要交通通道的左側，這兩條通道從大樓的前部/北部一直延伸到后部。順著這條過道往下看，左邊是一個熱壓罐/烘箱固化 區，后面是裝運/接收區，然后是拆除石膏疊層心軸 (LM)的脫模區。右邊是一個辦公室島，用于工程和生產支持。在大樓后面的這些辦公室后面是裝配區和最終質量保證檢查站。
就在潔凈室外，一片藍色石膏疊層芯軸的海洋正在為波音787的生產進行加工。
我們穿過固化區，左邊有三臺ASC公司制造的熱 壓罐和八個烤箱，右邊還有兩個烤箱。烘箱固化需要5-10小時，而熱壓罐固化可能需要 6-20小時。克蘭福德指出：“我們正在安裝ASC公司的第四臺熱壓罐， 它比我們目前最大的熱壓罐大3倍，為管道以外的增長做準備。”。我們左邊還有加熱室，在這里，某些疊 層心軸（LM）在鋪層前進行預熱，以便于非常復雜形 狀的預浸料覆蓋。右邊的烤箱后面是一片藍色石膏疊 層心軸（LM）的海洋，正在為波音公司增加 787 的生 產而加工。克蘭福德說：“現在大樓里有400塊疊層心軸（LM）正在準備中。” 。
RFID 跟蹤，視覺工廠
管道鋪設、組裝、數字化。Sumner 設施堆放室、 帶有多個開孔突出物的管道組裝、粘合細節和顯 示生產狀態的數字儀表板。
克蘭福德解釋了該網站的射頻識別 (RFID- Radio Frequency Identification)系統。“每一個石膏都有一個RFID標 簽，每一個正在進行的預浸料套件也有一個。工作單旅行者的頂部表格顯示了材料、疊層心軸（LM）/工具和固化細節的多個代碼。一個標簽引用了工作單中的所有代碼。當工件穿過設施時，它會被天線讀取。軟 件會生成一張地圖，顯示每個工件在設施中的位置。”
我們從西走廊右轉，穿過大樓，面對東走廊墻上 的一臺寬屏電腦顯示器?？颂m福德解釋道：“這個儀表 板是我們與軟件公司 Xemelgo（美國華盛頓州貝爾維尤）開發的系統的一部分。” 。“它顯示了工廠的平面 布置圖，用顏色遮擋以指示我們的生產狀態，并將跟蹤零件發貨的每一步。”
“我們有成千上萬的零件，”他繼續說道， “所以 很容易丟失一個，也很容易丟失工具。但現在，我們 已經將跟蹤零件的催交員從 15 人減少到 3 人?，F在， 我們將它們用于其他任務，包括如何使 RFID 系統更好 地工作。我們的目標是繼續減少廢料，推進視覺工 廠。我們的生產控制人員現在已經成為我們的制造專 家，并與客戶合作開發自動化報告，及時提供所需的 數據和更新。我們還開始標記我們的修剪工具和大型疊層心軸（LM）工具，以進行庫存控制，并簡化和優 化這些所需的維護。”
疊層心軸（LM）分接頭、零件精加工、QA
在這里，技術人員從固化部件內部移除不可回收的石膏疊層心軸（LM）。他們先切掉裝袋材料，然后 振搗出石膏。然后將零件與相應的裝飾工具進行匹配，并將其送往裝飾室。搗碎的石膏被送到一家回收公司。
裝飾室的第一部分是一個區域，在該區域添加了 用于將管道連接在一起的額外層壓“壓條”，然后對 零件進行烘箱固化。廠房的其余部分都是通風的隔 間，在那里進行各種修剪操作?？颂m福德指出：“我們為每個工作站建造了形板，因此操作員有合適的工具來完成他們的工作。” 。
我們從裝飾車間向北離開，進入一大片專門用于 組裝的區域?？颂m福德說：“每一個被修剪過的零件 都會通過這些門，并通過 RFID 閱讀器進行檢查。” 。“這里的檢查員是我們的看門人，在組裝前進行第一次 QA 檢查。我們構建了用于構建這些更高級別組件的所 有細節。組裝夾具用于定位管道，并在正確的布局中 添加樁，以添加細節。對于某些零件，我們還添加了 高溫隔熱層和最終的高溫薄膜蓋。然后，每個管道都 要經過在裝配車間后部進行壓力測試。我們用壓縮空氣填充零件，以確保沒有泄漏。”
在裝配區的左后角是油漆車間，它包括預油漆準備區、涂底漆的噴漆室、靜電調節劑和面漆，以及一 個油漆固化爐。向后進入裝配車間，向后是兩個用于 最終QA檢查的工位。數字系統掃描RFID標簽并加載 零件信息。如果零件通過檢查，操作員輸入該數據， 系統將其標記為完整，然后自動將材料批號、零件號和工藝數據打印到零件上?？颂m福德說：“我們運輸的每一個零件都必須有這個標記。” 。
精簡、垂直存儲倉庫、增長
克蘭福德指出：“當我來到這里時，這家工廠是 屬于 AIM Aerospace公司。” 。“首先，我拆除了 50% 的工作站，以減少混亂。我們仍然生產相同數量的零 件，但開始提高產量，產量僅為 40%。然后，我們開 始觀察每個區域的線性工作流程，并進行重組，以減少操作員來回跑動。團隊很棒，希望找到更好的方法。當 Sekisui Chemical 加入時，公司文化和管理層對這三個工廠的愿景給我留下了深刻印象。”
我們走回大樓的前面，看到一臺大型機器，克蘭 福德解釋說，這是一個自動垂直存儲倉庫?？颂m福德 說：“我們有兩個，一個用來存儲我們用來完成管道組 件的細節，另一個放在另一邊用來存儲組裝夾具。” 。“這是因為我們根據程序和速度在不同的時間制造不同的零件。”同樣，我們的目標是減少混亂，并在需要細節和工具時實現快速定位。
克蘭福德說：“接下來，我們將用我們的修剪夾具 來完成這項工作，并將這些機架的占地面積減少50%。” 。“這將為我們增加新的操作騰出空間。去年， 我們清理了另一側 30-35%的存儲空間，足以安裝新的 熱壓罐。”在訂購設備之前，他詢問了固化部門希望如 何配置和改進該區域。“他們說，他們想要一個中央工 作站來監控所有的烤箱和熱壓罐。所以，這是我們的 下一步。我們還需要減少對環境的影響。這家石膏店 已經進行了回收，并擁有自己的改善團隊，我們正開始考慮其他舉措。這一切都與增長有關，不僅在你的 生產中，而且在你對未來的愿景中。”
Sekisui Aerospace 的明日
Sekisui Aerospace 已經開始從商業航空航天轉向多 元化，卡尼塔埃爾（Cagntael）認為商業航空航天鎖定 在傳統系統和材料中。新冠肺炎期間的投資確實有助 于贏得新業務，因此 30%的收入現在沒有受到影響。“我們將把這一比例提高到 70%， ”他說，“這為我們提 供了更多的自由來使用熱塑性塑料等材料，這些材料可以在幾分鐘內制成，而不是幾個小時，而且工藝需要更少的能源。”
他指出，該公司的數字化也將增加，這將帶來更多的可能性。“當我們開始在 Sumner 標記零件時，我們的想法是為了更好地定位零件，以提高效率。但后 來數字團隊問，‘為什么我們不讓系統告訴我們零件應 該在哪里？’這導致了所有權的新水平——報廢率降至2%以下，幾乎沒有任何不合格的零件可供審查。這項 技術通過改變我們的使用方式，增強了授權，改善了 整個工廠。關鍵不僅僅是自動化我們的工作，而是找 到新的做事方式。如果我們不使用這些材料、流程和數字工具來實現新的業務方式和幫助客戶，這些材 料、過程和數字工具就毫無意義。因此，我們正越來越成為一家創新的復合解決方案公司。”
注：原文見，《 Plant tour: Sekisui Aerospace, Orange City, Iowa, Renton and Sumner, Wash., U.S. 》 2024.2.23
楊超凡 2024.2.24
