Автоматизация композитного производства для растущего спроса авиапрома

Авиапром готовится к массированному скачку потребности в промышленной мощности для производства деталей. До COVID Boeing и Airbus прогнозировали спрос в 40 000 гражданских самолетов за 20 лет (сегодня ~25 000). Военные исследуют рои беспилотников с ограниченным ресурсом и сверхнизкой стоимостью. Первые авиатакси ожидаются в 2023 г. Все эти концепции потребуют массового применения композитов для достижения требуемых дальности и скорости, что нагрузит современную промышленную базу.

Сегодня композитная база опирается на ручную укладку или автоматизированные машины с утилизацией 20–50%. Она все еще больше аналоговая, чем цифровая. Компании используют цифру точечно (трекинг активов), но мало у кого есть полноценная Industry 4.0 среда.

Необходимый качественный скачок

Для достижения нужных темпов производства авиапрому нужны два шага:

1. Автоматизация композитов — ключевой компонент для предстоящей волны производства. Правильная автоматизация снизит потребность в капитале и числе новых квалифицированных рабочих.
2. Принятие Industry 4.0 для получения действенных инсайтов из данных фабрикации и сборки.

Ключевые темы будущих исследований

• Инструменты производственной науки
  Будущее: Набор демократизированных инструментов DFM для оценки компромиссов на этапе жизненного цикла.
  Решения: Интеграция ИИ/ML, автоматизации, данных, аналитики, производства и продуктов. Единая компьютерная система: симуляция, 3D-визуализация, аналитика, коллаборация — виртуальное представление всего процесса.
• Низкозатратное, гибкое производство и обработка
  Будущее: Надежное понимание возможностей дешевых процессов. Проектирование с учетом процессов → сокращение цикла проектирования на 50%. Линии, быстро перенастраиваемые под пиковый спрос и разный продуктовый микс.
  Решение: Автоматизация нового поколения. Улучшенное AFP/ATL. Роботизированные решения для ручной укладки и формовки сложных деталей (термореактивные и термопласты). Коботы. Гибкие робосистемы, перепрограммируемые для интеграции в другие системы.
• Контроль
  Будущее: Неинвазивные встроенные сенсоры и альтернатива проверочным испытаниям для «как изготовлено» и «в эксплуатации».
  Решение: Переход от контроля к измерению. Требуются симуляция производства и встроенное измерение, а также симуляция и измерение в эксплуатации на уровне, устраивающем регуляторов. Инструменты Industry 4.0 для понимания состояния детали/сборки, а не просто трекинга.

SME запустило Техническое сообщество по автоматизации композитов для решения этих задач. Я в нем участвую и приветствую вклад в начинающиеся обсуждения.