自動化與擴展現實(XR)工具旨在以下一代航空航天生產速率擴大復合材料粘接固定的應用規模。

Click Bond為航空航天、國防、船舶、汽車和工業項目設計和制造了4000多種粘合緊固件。

長期以來，粘合劑粘合一直被譽為航空航天中固定復合材料結構的理想方法。與傳統的鉆孔和螺栓連接不同，粘合避免了纖維損壞、分層風險和增加的重量，從而產生更堅固、更輕的組件，從而保留了先進復合材料的固有性能。然而，盡管粘合劑粘合具有優勢，但需要大幅提高生產率。挑戰在于可擴展性。粘合劑粘合要求表面清潔度、應用精度和固化壓力精確——所有這些都會增加時間、勞動力和成本。

隨著增加航空航天生產率的必要性的增加，特別是商業客機和下一代飛機計劃的計劃——所有這些計劃都可能包括越來越多的復合材料結構，以及電動垂直起降(eVTOL)飛機的興起——一股新的自動化和數字工具浪潮正在興起，以在不影響可靠性的情況下為粘合緊固操作帶來可擴展性和可重復性。

在既有的傳統方法基礎上進行構建

這一轉變的領導者之一是Click Bond(美國內華達州卡森市)，這是一家由飛行員兼發明家查理·赫特(Charlie Hutter)于1987年創立的家族企業。Click Bond是一家全球供應商，為航空航天、國防、海事和機動市場提供粘合緊固件和安裝系統，最初是一種簡單的箔片補丁，用于修復Hutter飛機上泄漏的鉚釘。

使用結構粘合劑將Click Bond緊固件連接到基材上，消除了鉆入敏感復合材料的需要。

多年來，該公司的解決方案已在許多飛機項目中使用，并使行業中的主要負責人相信，粘合劑粘合更強、更輕、更快。Click Bond擁有包括螺柱、支架和電纜扎帶支架在內的組合，設計了要粘合而不是鉚接的緊固件，由專利夾具系統提供支持，該系統確?？芍貜托院托阅芘c傳統的固定板相當—所有這些都不需要鉆孔。

Click Bond的重點一直是消除流程中的可變性。對于每個緊固件，一次性夾具確保正確的壓力量和施加的粘合劑的精確量。此外，通過有效的現場培訓計劃和維修套件，該公司穩步改善了各地技術人員的安裝，并擴大了粘合劑粘合的市場。

Click Bond的高級產品應用和戰略經理比爾·佩雷斯（Bill Perez）表示：“我們能夠實現與鉚接螺母板相同的性能特征，但我們能夠消除所有不必要的孔?！?/p>

該方法是復合材料氣動結構的理想選擇，因為雖然復合材料提供了輕質強度和設計靈活性，但機械緊固件的鉆孔可能會引入應力集中、纖維損傷和潛在的長期耐久性問題。粘合緊固件通過直接粘合到復合材料表面來解決這些問題，因此不會引入孔，這將使整個結構面臨風險。如果處理得當，這些粘合緊固件能夠匹配或超過鉆孔緊固件的強度。

然而，這個過程可能是時間和勞動密集型的。傳統上，粘合緊固件的安裝是一個手動過程。技術人員通過清潔、研磨和激活復合材料表面(通過使用等離子體、化學或機械處理來增加表面能)來制備復合材料表面；分配混合粘合劑；用夾具定位緊固件；并將其保持在壓力下，直到固化。為了適應未來的需求，Click Bond正在投資自動化和數字解決方案，開發標準化粘合過程每個階段的系統。

Click Bond的數字解決方案使用AR動力耳機將3D放置模板投射到機身上。自動化和擴展現實（XR）

佩雷斯說：“目標是確保每一條連接都完全一致，無論其是在第一天還是第1000天安裝，也無論是由技術人員A還是技術人員Z進行安裝。”自動化使我們能夠自信地快速擴展連接固定技術。Click Bond正在利用數字工具來提高車間的效率。粘合緊固件的一個持續挑戰是在大型復合材料面板上精確定位緊固件，這一過程傳統上需要使用復雜的夾具和模板—這兩種夾具和模板都會增加時間和成本。該公司推出了一項名為“數字解決方案”的計劃，使用擴展現實(XR)平臺以數字方式指導緊固件放置。佩戴XR耳機的技術人員看到投射到結構上的增強覆蓋物，指示每個緊固件應粘合的確切位置。好處很明顯：

• 更快的安裝消除了布局步驟和物理模板。

• 實時檢查驗證緊固件放置在公差范圍內，精確到1毫米。

• 數字可追溯性自動記錄安裝記錄，包括誰放置了每個緊固件以及何時放置。

這一創新解決了關鍵的行業挑戰，如適應設計變更的靈活性、最大限度地減少返工風險、克服勞動力技能短缺和通過增強可追溯性管理產品復雜性。該方法還提供了直觀的3D程序和沉浸式體驗，通過加快產品制造開發、降低生產風險和將復雜程序轉換為清晰的視覺步驟來轉換操作。其目的是通過工藝驗證實現更高的首次質量。此外，它還使員工能夠快速學習，參與數字第一代，并為再培訓提供快速程序進修。這些解決方案通過提供準確的流程信息、捕獲專家知識和實現可追溯性的數字驗證，進一步確保了準確性和合規性。

這個直觀的過程引入了驗證和質量控制，確保了更高的精度。

在Vertical Aerospace(英國布里斯托爾)的一項試點計劃中，Click Bond XR制導安裝的合并將組裝任務的預定3周減少到只有5天，消除了手動測量以及創建和放置笨重的對準模板。垂直航空航天公司還采用了Click Bond XR，用于粘合緊固件的位置和放置，這縮短了數千個組件的設置、安裝和驗證時間，減少了數周的勞動力和時間。

展望未來：創新與整合

下一代單通道(NGSA-Next-generation single-aisle)商用飛機計劃將需要供應鏈，使其能夠每月生產多達100架飛機—這比每月58架A320和每月40架737的現狀有了很大的進步。此外，隨著先進空中機動(AAM)飛機獲得資格并向商業化推進，eVTOL制造商的目標是比傳統航空航天更接近汽車制造業的費率。

通過自動化表面準備和粘合劑應用，Click Bond自動粘合系統旨在減少安裝時間，提高一致性并提高操作員的安全性。

隨著復合材料深入主流航空航天結構—從商業單通道飛機到垂直起降結構—對保持結構完整性同時支持高速生產的緊固方法的需求只會增加。

雖然Click Bond的產品和引導安裝獨立工作，并且不需要可靠，但其傳統技術與使用自動化技術進行擴展的完美匹配。該公司繼續通過研究和合作伙伴關系推動粘合緊固件的邊界。

Click Bond繼續擴大其科學專業知識的一個例子是其最近收購了Brighton Science(美國俄亥俄州辛辛那提市)，這是一家專門從事表面智能和粘附測量技術的公司。此次收購旨在增強Click Bond在提供經過科學驗證的粘合解決方案方面的能力，提高各種行業的可靠性和可擴展性。

該公司還在探索新的粘合劑配方、先進的機器人平臺和數字工作流程的深度集成。未來的系統可能會結合機器視覺、人工智能驅動的檢查和閉環反饋，以進一步提高可靠性。此外，Click Bond正在與標準機構和OEM合作，對粘合緊固做法進行編纂，確保符合航空航天公司的嚴格認證要求。

佩雷斯說，該公司設想了全閉環集成，其中系統不僅指導安裝，還自我驗證粘合劑固化，記錄粘合質量指標，并將數據輸入飛機結構的數字孿生。

“這是全閉環集成的力量，”他指出。“我們設想將您當前的所有流程、檢查報告、培訓、驗證、驗證完全集成，然后將其反饋到數字化的一組文檔中，這些文檔將伴隨著機身的壽命?！?/p>

原文《Bonded fastening meets the digital factory》