De Rubik's Cube van efficiënt werken met verschillende composietmaterialen

Bron | Web Industries Inc., met toestemming van Rubik's Brand Ltd.

In de race om de productie op te schalen om aan de vraag naar commerciële vliegtuigen te voldoen, is er niet één manier om het beste vliegtuig te maken. Terwijl OEM's in de ruimtevaart al hun materiaal- en verwerkingsopties overwegen, zullen ze innovatieve toepassingen blijven vinden voor zowel thermohardende (TS) als thermoplastische composieten (TPC), om nog maar te zwijgen van andere keuzes zoals droge koolstofvezelstoffen en keramische matrixcomposieten (CMC) .

Het bepalen van de optimale combinaties van materialen en processen om elk onderdeel te bouwen, met de vereiste prestaties en kwaliteit, en tegen de laagste totale aanschafkosten (TCA), kan lijken op het oplossen van een Rubik's Cube. Elke partner in de toeleveringsketen werkt samen met de OEM om een ​​andere kant van de kubus op één lijn te brengen, met het algemene doel om de luchtvaartmaatschappij een veilig, goed presterend, zuinig en comfortabel vliegtuig op tijd en winstgevend te leveren.

Paradigma's veranderen voortdurend naarmate geavanceerde materialen en productietechnieken evolueren. Voor elk vliegtuigonderdeel en -onderdeel - of het nu een vleugel, romp, stringer, interieuronderdeel of motor is - is er een reeks overwegingen. Welke materialen zijn geschikt voor de toepassing? Wat zijn de verschillende manieren waarop het kan worden geformatteerd, bijvoorbeeld als pad-lagen, spooled slit tape, gehakte schilfers of bias-ply? Welke lay-uptechnologie is compatibel met het geformatteerde materiaal, zoals handmatige lay-up, robotlay-up (in de vorm van geautomatiseerde plaatsing van tape of vezels), preforms of gesloten compressievormen?

Elk materiaal- en procespad (M&P) brengt spannende mogelijkheden met zich mee. Keramische matrixcomposieten bieden de mogelijkheid om metalen te vervangen in toepassingen bij hoge temperaturen. Thermoplasten krijgen veel belangstelling vanwege hun recycleerbaarheid, lasbaarheid, snelle verwerking en algehele eenvoud van materiaalbehandeling. Ze blijven stabiel bij kamertemperatuur en zijn niet zo gevoelig voor milieuverontreinigingen op de werkplek als thermohardende materialen. Droge stoffen geven fabrikanten ook vrijheid van gekoelde opslag en openen extra verwerkingsopties. En natuurlijk blijven thermoharders een beproefde oplossing bieden voor hoogwaardige, consistente onderdeelvorming — met gevestigde kosten en bewezen schaalbaarheid.

Kerncompetenties benutten

Je zou kunnen stellen dat een uitstekende uitvoering net zo belangrijk is als het gekozen M&P-pad zelf. Het heeft immers geen zin om cyclustijd te besparen door een out-of-autoclave (OOA) oplossing te gebruiken als er een laag ontbreekt of in de verkeerde volgorde wordt gelegd en het hele productieproces opnieuw moet worden gestart. Wanneer elke supply chain-partner zich kan concentreren op zijn gespecialiseerde rol en kerncompetenties, met inzicht in hoe die rol de doelstelling van het eindproduct bereikt, wint iedereen.

Een effectieve formatteringspartner moet bijvoorbeeld in staat zijn om verschillende materialen op maat te leveren die zijn afgestemd op de eisen van de vliegtuigfabrikant of gelaagde leverancier - met een betere kwaliteit, hogere snelheid en lagere TCA dan intern zou kunnen worden bereikt. Tegenwoordig omvat dit vaak snijden, spoelen, messnijden, waterstraalsnijden, machinale bewerking, hakken, preform-ply-stapeling of kitting van materialen, in formaten die klaar zijn voor stroomafwaartse geautomatiseerde, semi-automatische of handmatige fabricageprocessen.

Een uitbestede productiepartner kan OEM's ook helpen om te experimenteren met verschillende M&P-opties voordat ze opschalen naar een grootschalige oplossing voor massaproductie. Met een robuuste, uitbestede opmaakinfrastructuur tot hun beschikking, hebben vliegtuigfabrikanten toegang tot het productie-equivalent van een sportschoollidmaatschap om theorieën uit te werken, uit te sluiten wat niet aan de verwachtingen voldoet en op te voeren wat werkt, tegen een fractie van de kosten en moeite die het zou kosten om hun eigen "sportschool" of testfaciliteit op te zetten.

OEM's en gelaagde leveranciers hebben de mogelijkheid om het informatiebeheer van hun materiaal uit te besteden aan formatteringspartners. Dergelijk beheer omvat voorspellende analyses voor door leveranciers beheerde voorraadprogramma's, geautomatiseerde prepreg-outtime-tracking en beheer van materiaaltest- en kwalificatiegegevens.

Door te investeren in apparatuur, technologieën en medewerkers die zich toeleggen op deze capaciteiten, bevrijden material formatters hun supply chain-partners van deze verantwoordelijkheden, waardoor ze hun middelen kunnen concentreren op hun kerncompetenties. En wanneer de vernieuwers van vliegtuigontwerp en -assemblage zich daarop kunnen concentreren, is de hemel de limiet wat betreft de volgende generatie ruimtevaartontwikkelingen die ze hierna zullen bedenken!

Over de auteurs

Michael Quarrey is vice-president van Aerospace Operations voor Web Industries. Hij heeft meer dan 30 jaar managementervaring, gericht op het creëren van betrokken, high-performance teams. Quarrey heeft een M.S. in System Dynamics van Dartmouth College en een B.S. in computerwetenschappen aan het Worcester Polytechnic Institute. Hij is te bereiken via [email protected].

Ben Winters is algemeen directeur van Web Industries Inc. — CAD Cut Services en heeft meer dan 25 jaar ervaring in het werken met luchtvaartklanten. Web Industries is een precisieformatteerder van koolstofvezelcomposieten en andere materialen die worden gebruikt in de lucht- en ruimtevaartindustrie. Winters en het webteam werken al vroeg in de productontwikkeling samen met OEM's en gelaagde leveranciers om opmaakoplossingen te bedenken die zijn geoptimaliseerd voor de mix van materialen, machines en productieprocessen van de klant. Hij is te bereiken via [email protected].