【航空航天】未來航空航天復合材料自動化4.0的發展方向與解決方案
航空航天工業正為在不久的將來需要工業生產零件的大規模能力做好準備。在COVID疫情之前,根據波音公司和空中客車公司估計,未來20年將需要4萬架商用飛機(相比之下,目前約有2.5萬架在役)。美國軍方也在研究壽命有限、成本極低的無人駕駛飛機群。
為了實現未來飛機的生產率,航空航天工業必須進行狀態變化。先,復合材料的自動化必須是推動即將到來的生產浪潮的主要組成部分。如果做得好,自動化將減輕對大量資本投資的需求,并減少制造飛機的新技術工人的數量。其次,復合材料社區需要采用工業4.0概念,從制造和組裝過程中生成的數據中獲得可操作的見解。
此外,批空中出租車(空中汽車)預計將于2023年投入使用。所有這些概念都需要大量使用復合材料,以滿足其航程和速度要求,這將對當今的工業基礎造成壓力。
如今,復合材料的工業基礎復合材料工業的基礎是手工鋪層或已有的自動鋪層機,自動化設備的利用率只有20-50%。許多企業正在嘗試利用數字化解決特定的痛點,例如資產跟蹤,但是很少有制造商擁有真正的企業范圍的工業4.0環境。
為了實現未來飛機的生產率,航空航天工業必須進行狀態變化。先,復合材料的自動化必須是推動即將到來的生產浪潮的主要組成部分。如果做得好,自動化將減輕對大量資本投資的需求,并減少制造飛機的新技術工人的數量。其次,復合材料社區需要采用工業4.0概念,從制造和組裝過程中生成的數據中獲得可操作的見解。
為使自動化和工業4.0可用于航空航天復合材料生產,未來研究的關鍵主題和解決方案主要包括以下三個部分:
1、制造科學分析工具
未來將會為制造業設計一套民主化的工具,它可以根據制造生命周期中的某一點來一致地評估貿易空間。
潛在的解決方案包括:集成人工智能AI/機器學習、自動化、數據、分析、制造和產品。使用包含模擬仿真、3D可視化、分析和協作工具的基于計算機的集成系統,來開發整個制造過程的虛擬演示。
2、低成本、高效率的制造和加工
未來復合材料行業將會對低成本制造工藝能力進行深入了解。受已識別過程的約束,從而使設計周期時間縮短50%。生產線可以快速重新配置,以滿足生產需求和各種產品的組合。
潛在的解決方案:下一代自動化。改進的自動纖維鋪放/自動絲束鋪設設備的使用、用于手糊成型和復雜形狀零件(熱固性塑料和熱塑性塑料)成型的機器人解決方案、協作機器人、靈活的機器人系統,可以重新編程或重新設計以集成到另一個系統中。
3、在線監測與檢查
未來有望需要無干擾的過程傳感器,從而實現適用于制造和使用條件測試的替代方案。潛在的解決方案包括:從檢查轉向測量,這會需要在仿真模擬和制造過程中進行測量,使其水平足以滿足目標要求。使用Industry 4.0工具加強對零件或裝配體狀態的理解,而不僅僅是跟蹤它們。










































