Исследуем STELIA Aerospace: ведущий завод аэроструктур во Франции в Мёльте

С 7000 сотрудниками по всему миру и выручкой 2,2 млрд евро в 2018 году STELIA Aerospace (Тулуза, Франция) четко определяет свои основные продукты и позицию в отрасли: №1 в Европе / №3 в мире по аэроструктурам, №1 в мире по креслам пилотов и экипажей и №3 в мире по креслам первого и бизнес-класса для пассажиров.

Применение композитов STELIA Aerospace распространяется на передние секции фюзеляжа Airbus A350, крылья для турбопропулов ATR, различные вертолетные структуры и некоторые сиденья, включая новейшее кресло OPAL. Производственные объекты по композитам включают французские площадки Мёльт (крупные секции фюзеляжа) и Салон (мелкие композитные детали), детальное производство и сборку в Марокко и Тунисе, а также широкий спектр композитных деталей для авиации, обороны и космоса на бывшем объекте Composites Atlantic в Луненбурге, Нова-Скотия, Канада.

STELIA Aerospace была сформирована в результате слияния в 2015 году двух дочерних компаний Airbus — Aerolia и Sogerma. Ее площадка в Мёльте — в 1,5 часах езды к северу от Парижа — занимает 49 га с 150 000 кв. м производственных площадей, 1500 сотрудников и 500 субподрядчиков и является ключевым звеном цепочки поставок Airbus. Ее расположение в небольшом городе скрывает производственную мощь, «поставляющую 860 носовых секций фюзеляжа для A320, A330, A350, A380 и A400M в 2018 году», — говорит менеджер по коммуникациям STELIA Мёльт Франсуа Фурнье. Он проводит меня по «Заводу будущего» производства носовой части фюзеляжа A350 и НИОКР-центру STELIALAB, в сопровождении Оливье Каналя, руководителя НИОКР производства, сборки и автоматизации, композитов и цифрового завода STELIA Aerospace Мёльт, и Симона Мэр-Вижёра, руководителя НИОКР производства из композитов STELIALAB.

«Завод будущего»

Во вводной презентации в здании штаб-квартиры площадки Фурнье объясняет, что STELIA Aerospace инвестировала в технологии будущего, такие как цифровое производство и автоматизация, включая дополненную/виртуальную реальность для повышения эффективности производства и роботов/коботов для более эффективной сборки.

«Будущее — за композитами и металлическими конструкциями», — отмечает Канал. «Мы пытаемся определить будущие решения не для замены наших рабочих, а для повышения их эффективности».

Эта стремление к эффективности, пожалуй, лучше всего проявляется в инициативе «Завод будущего», запущенной пять лет назад для выполнения планов по увеличению выпуска A320 и A350. «Мы приняли новую промышленную стратегию для этой площадки», — вспоминает Канал, который был менеджером проекта по инициативе. «Мы хотели получить возможность соответствовать переменным темпам производства и разработали гибкое оснащение, которое можно было бы перепрофилировать с одной программы на другую».

Еще одним результатом переосмысления стало выделение зданий под конкретные программы. «У каждого была бы одна линия и одна команда», — говорит Канал, — «и они проектировались по принципам бережливого производства, направленному на устранение потерь в труде, перемещениях, материалах и процессах». STELIA Aerospace также перепроектировала линию A320 и добилась увеличения производительности на 10–20%, «что на самом деле является существенным улучшением», — говорит Канал. «Мы достигли этого за 2,5 года, изменив более 50% производственного пространства этой площадки, сохраняя производство и 100% своевременной поставки без потери качества». Этот успех приписывается поддержке высшего менеджмента, «но мы также много работали, чтобы рабочие чувствовали причастность», — отмечает он.

Канал объясняет, что дизайн здания производства A350 площадью 30 000 кв. м был диктован потоком, что проявляется в его U-образной форме: сырье поступает с одного конца, а готовые секции фюзеляжа выходят с другого. «Все для нашего производства структур A350 находится в этом здании, от начальной укладки до финальной сборки. Это важно, например, позволяя быстро и легко выявлять и устранять любые проблемы с качеством», — говорит он.

Для A350 STELIA Aerospace производит носовую секцию фюзеляжа 11, которая полностью металлическая для лучшего сопротивления ударам птиц, а также сложную гибридную металл/композитную сборку для секции 12 и нижний блок секций 11/12, включающий отсек передней стойки шасси. Фурнье показывает видео «Завод будущего» STELIA Aerospace, указывая на пульсирующую линию, подобную используемой в автосборке. «Мы создали демонстрационную линию, чтобы рабочие могли тренироваться и разоблачить этот движущийся конвейер, который работает с определенным тактовым временем для обеспечения полного темпа производства», — говорит Канал.

Еще один аспект — цифровые технологии. «Цифровые решения позволили нам разместить все технические схемы и этапы на планшете и обеспечить доступ к актуальной 3D-модели для каждой секции», — говорит Канал. Рабочие таким образом информированы о критичных деталях и изменениях, а менеджеры легко уведомляются о потенциальных проблемах. «Мы также разработали дополненную реальность для помощи при сборке, например, проекцию на оболочки фюзеляжа, показывающую, какие детали и где должны быть закреплены», — отмечает Канал. Он добавляет, что инспекционные коботы используются для выполнения 3D-сканирования готовых секций, которые затем сравниваются с цифровой макетом, выявляя любые посторонние объекты или отсутствующие детали, проблемы с качеством и т.д.

Наш тур начался в чистой комнате здания производства A350, где машины автоматической укладки волокна (AFP) Coriolis (Кевен, Франция) укладывают крупные оболочки фюзеляжа из углеродного волокна с полимерной матрицей (CFRP) для нижнего блока секций 11/12, а также коронку и две боковые оболочки для секции 12. Эти оболочки затем соединяются с предварительно изготовленными стропы, вакуум-упакованы и отвердевают в автоклаве. После отверждения их обтачивают и загружают на манипуляторы, обеспечивающие легкий транспорт на всех этапах сборки, включая роботизированное сверление и установку крепежа. Каждая панель инспектируется с помощью автоматического бесконтактного контроля (НДК). Готовые сборки поставляются на линию сборки фюзеляжа Airbus в Сен-Назир, Франция.

STELIALAB

Следующая остановка — НИОКР-центр STELIALAB площадью 2000 кв. м, который занимает левую половину IndustriLAB, регионального технологического и обучающего объекта, расположенного прямо к югу от огороженного комплекса STELIA. Деятельность STELIALAB посвящена композитам, сборке и цифровым технологиям.

Тур здесь начинается снова в salle blanche (чистая комната), довольно большом открытом помещении с материалами для вакуум-упаковки и инструментами для укладки. Симон Мэр-Вижёр объясняет, что миссия группы — определить будущее низкозатратного, крупносерийного производства в основном для крупных и сложных деталей. Индустриализация термореактивных композитов включает высокоскоростную AFP и процессы жидкой инфузии смолы (LRI), включая литье смолы под давлением (RTM) для крупных закрытых коробчатых структур, таких как крыльевые компоненты, горизонтальные и вертикальные оперения.

Покидая чистую комнату, мы входим в зал AFP, занимаемый машиной Coriolis, способной укладывать детали длиной до 4 метров. Посвященная НИОКР, Мэр-Вижёр отмечает, что она загружена более 200 дней в год. STELIALAB разработала процесс интеграции сухих строп и обшивок, созданных AFP, которые отвердевают вне автоклава (OOA) с использованием печи или самонагревающихся инструментов. «Мы предпочитаем LRI с более низким давлением инфузии, потому что можно использовать более дешевое оснащение», — говорит Мэр-Вижёр.

Дорожная карта ТПК

Эта машина AFP также использовалась для укладки обшивки полностью термопластичного композитного (ТПК) демонстратора фюзеляжа/хвостовой вышки вертолета в рамках программы разработки ARCHES TP. Демонстрировался на Парижском авиасалоне 2017 года, а также на JEC World в 2018 и 2019 годах, он был изготовлен с использованием 8 пучков ленты углеродного волокна/полиэтеркетонкетона (PEKK) шириной 0,25 дюйма с лазерным нагревом. «Мы интегрировали защиту от молний с AFP во время укладки», — отмечает Мэр-Вижёр. «Обшивка была отвердета OOA с использованием пакеточной пленки Kapton, что на самом деле не очень удобно». Омега-образные стропы были изготовлены из приобретенных панелей из однонаправленной ленты, которые штамповались компанией Aviacomp (Тулуза, Франция). Тот же процесс использовался для ребер, но с использованием плит из тканого материала, поставляемого Porcher (Бадьенер, Франция), и штамповки в Cetim (Нант, Франция). Хотя ребра крепились механически стандартным способом, стропы были закреплены с помощью автоматической динамической индукционной сварки. «Это обеспечивает более низкую стоимость и новые дизайнерские возможности», — отмечает Мэр-Вижёр. «Мы также продемонстрировали отливку для точек крепления, например, для электрических пучков».

На вопрос о проблемах программы Мэр-Вижёр называет укладку, сварку и 15-месячный срок. «Даже достижение штамповки без чрезмерных деформаций в тканом материале было непросто», — добавляет он. Хотя дизайн хвостовой вышки был завершен проектным офисом STELIA Aerospace в Тулузе, все производство контролировалось STELIALAB. Однако ARCHES TP был лишь одним шагом в дорожной карте STELIA Aerospace по термопластичным композитам. Компания продолжает развивать технологии ТПК для демонстрации возможности полноразмерного ТПК фюзеляжа в последующие годы.

Переосмысление будущих аэроструктур

Выходим из зала AFP, тур продолжается через очень большой открытый зал, разделенный на безопасные «ячейки разработки» временными стенами для защиты интеллектуальной собственности. Проходя через зал и поворачивая налево, мы попадаем в зону с небольшим автоклавом Scholz (Кёсфельд, Германия), способным на 450°С, и машиной для инфузии смолы. «Поскольку наша дорожная карта — отверждение OOA, мы фактически используем автоклав как печь, отвердевая термопластичные композиты без давления», — объясняет Мэр-Вижёр. Есть заанатированная комната для обтачивания и зона рядом с НДК-оборудованием, включая небольшую C-scan систему.

Снова поворачиваем и входим в большую испытательную лабораторию. «Мы можем изучать отшлифованные поперечные сечения для контроля качества и расследований материалов и процессов», — говорит Мэр-Вижёр. Лаборатория также оснащена рукой Romer (Hexagon Manufacturing Intelligence, Шропшир, Великобритания) для координатных измерений, и оборудованием для объемного содержания волокна, твердости и химического тестирования. «Все инженеры нашей НИОКР-команды способны проводить свой собственный контроль материалов и процессов», — отмечает Мэр-Вижёр. «Мы обучаем их быть способными работать от проектирования через производство до инспекции и испытаний готовых деталей. Это важно для понимания всего процесса и позволяет быстро оценивать предполагаемые проблемы и их причины. Проектирование не разделено от производства и контроля качества».

Финальная остановка — большая лаборатория автоматизации в одной из огороженных зон. Краткий взгляд внутрь показывает работы по исследованию новой сборки с использованием роботов и коботов. «Мы смотрим на дальнейшее развитие более мелкого, более функционального оснащения и пытаемся представить, как можно собирать детали быстрее и с меньшей стоимостью», — говорит Канал. «Наша культура — это прорыв границ и завоевание новых горизонтов. Мы были лидерами в внедрении робототехники, и теперь мы лидеры в продвижении технологий композитов. Мы продемонстрировали свою способность переосмысливать и переосмыслять будущее, и мы никогда не остановимся».

Новое поколение авиационного производства

С прогнозом удвоения коммерческой авиации в ближайшие 20 лет, удовлетворение спроса на пассажирские и грузовые самолеты потребует новых технологий и беспрецедентных темпов производства.

Узнайте больше о материалах и процессах, которые сформируют самолеты следующего поколения, в коллекции историй из CompositesWorld, Modern Machine Shop и Additive Manufacturing, доступных для бесплатного чтения или скачивания. Получите здесь.