Удовлетворение большой потребности в автоматизации композитов

Аэрокосмическая промышленность готовится к массовому сочетанию потребности в промышленных мощностях для производства деталей в ближайшем будущем. До пандемии Boeing и Airbus подсчитали, что в течение следующих 20 лет потребуется 40 000 коммерческих самолетов (по сравнению с примерно 25 000 в эксплуатации сегодня). Американские военные также изучают концепции беспилотных летательных аппаратов с ограниченным сроком службы и очень низкой стоимостью. Наконец, первые аэротакси должны быть введены в эксплуатацию в 2023 году. Все эти концепции потребуют значительного использования композитных материалов для удовлетворения требований к дальности полета и скорости, что создаст нагрузку на сегодняшнюю промышленную базу.

Сегодня производственная база композитов основана на ручных или современных автоматических машинах для укладки, которые используют только 20-50 процентов оборудования. Кроме того, он все же больше аналоговый, чем цифровой. Компании прибегают к цифровым технологиям для решения конкретных проблем, таких как отслеживание активов, но немногие производители имеют настоящую общекорпоративную среду «Индустрия 4.0».

Для аэрокосмической промышленности должно произойти изменение состояния, чтобы достичь темпов производства будущих самолетов. Во-первых, автоматизация композитов должна быть основным компонентом, обеспечивающим грядущую волну производства. При правильном подходе автоматизация уменьшит потребность в значительных капиталовложениях и уменьшит количество новых квалифицированных рабочих для производства самолетов. Во-вторых, сообществу производителей композитов необходимо принять концепции Индустрии 4.0, чтобы получать ценную информацию из данных, полученных во время изготовления и сборки. Ключевые темы для будущих исследований, чтобы сделать автоматизацию и Индустрию 4.0 доступными для производства аэрокосмических композитов, включают:

• Производство научных инструментов
  Будущее состояние: Набор макетов для производства демократизированных инструментов, которые могут последовательно оценивать торговое пространство в зависимости от этапа жизненного цикла производства.
  
  Возможные решения: Интегрируйте ИИ/машинное обучение, автоматизацию, данные, аналитику, производство и продукты. Используйте интегрированную компьютерную систему, состоящую из инструментов моделирования, 3D-визуализации, аналитики и совместной работы, чтобы разработать виртуальное представление всего производственного процесса.
• Недорогое, гибкое производство и переработка
  Будущее состояние: Четкое понимание возможностей низкозатратного производственного процесса. Проектирование ограничено определенными процессами, что приводит к 50-процентному сокращению времени цикла проектирования. Производственные линии, которые можно быстро перенастроить для удовлетворения резкого спроса и разнообразия продуктов.
  
  Возможное решение: Автоматизация следующего поколения. Более эффективное использование оборудования для автоматической укладки волокна/автоматической укладки жгута. Роботизированные решения для ручной сборки и формовки деталей сложной формы (термопласт и термопласт). Коллаборативные роботы. Гибкие роботизированные системы, которые можно перепрограммировать или перепрофилировать для интеграции в другую систему.
• Осмотр
  Будущее состояние: Нам нужны датчики, не влияющие на процесс, и альтернатива контрольным испытаниям, применимая к условиям производства и эксплуатации.
  
  Возможное решение: Переходите от осмотра к измерению. Для этого требуется моделирование производства и измерение в процессе, а также моделирование и измерение конструкции в процессе эксплуатации на уровне, достаточном для удовлетворения нормативных требований. Использование инструментов Индустрии 4.0 для понимания состояния детали или сборки, а не только для их отслеживания.

SME запустил Техническое сообщество по автоматизации композитов для удовлетворения этих потребностей. Я являюсь частью технического сообщества и приветствую участие в дискуссиях, которые мы начинаем.