Composietmaterialen beheersen: Efficiënte productiestrategieën voor luchtvaart OEMs

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

In de race om productie op te schalen om de vraag naar commercieel vliegtuigen te bevredigen, is er geen enkele manier om het beste vliegtuig te maken. Terwijl luchtvaart OEMs al hun materiaal- en verwerkingsopties overwegen, zullen ze blijven innovatieve toepassingen vinden voor zowel thermoharde (TS) als thermoplastische composieten (TPC), niet te spreken over andere keuzes zoals droge koolstofvezelweefsels 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 verwervingskosten (TCA), kan lijken op het oplossen van een Rubik’s Kubus. Elke toeleverancierspartner collaboreert met de OEM om een andere kant van de kubus af te stemmen, met als algehele doel een veilig, hoogpresterend, brandstofzuinig, comfortabel vliegtuig aan de luchtvaartmaatschappij te leveren, op tijd en winstgevend.

Paradigma's verschuiven constant naarmate geavanceerde materialen en productietechnieken evolueren. Voor elk vliegtuigonderdeel en -component — het nu een vleugel, romp, stringer, interieuronderdeel of motor — is er een cascaderende set van overwegingen. Welke materialen zijn haalbaar voor de toepassing? Wat zijn de verschillende manieren waarop het geformatteerd kan worden — bijvoorbeeld als pad plies, gespoelde gesneden tape, gehakte vlokken of bias ply? Welke legtechnologie is compatibel met het geformatteerde materiaal — zoals handlaag, robotlaag (in de vorm van geautomatiseerde tape- of vezelplaatsing), preforms of gesloten compressievorming?

Elk materiaal- en procespad (M&P) brengt spannende mogelijkheden. Keramische matrixcomposieten bieden de mogelijkheid om metalen in hoge-temperatuur toepassingen te vervangen. Thermoplasten trekken veel belangstelling door hun herbruikbaarheid, lasbaarheid, snelle verwerking en algehele materiaalafhandelingssimpliciteit. Ze blijven stabiel bij kamertemperatuur en zijn minder gevoelig voor omgevingsverontreinigingen op de werkvloer dan thermoharde materialen. Droge stoffen geven fabrikanten ook vrijheid van gekoelde opslag en openen extra verwerkingsopties. En natuurlijk leveren thermoharden nog steeds een bewezen oplossing voor hoogwaardige, consistente componentvorming — met goed vastgelegde kosten en bewezen schaalbaarheid.

Kerncompetenties benutten

Men kan argumenteren dat uitstekende uitvoering net zo belangrijk is als het gekozen M&P-pad zelf. Tenslotte heeft het geen zin om cyclus tijd te besparen door een out-of-autoclave (OOA) oplossing te gebruiken als een laag ontbreekt of in de verkeerde volgorde gelegd wordt, en het hele productieproces opnieuw moet starten. Wanneer elke toeleverancierspartner zich kan richten op gespecialiseerde rol en kerncompetenties, met begrip van hoe die rol het eindproductdoel bereikt, wint iedereen.

Bijvoorbeeld, een effectieve formatteerpartner zou in staat moeten zijn om verschillende materialen op maat te leveren aan de eisen van de vliegtuigfabrikant of gelaagde leverancier — met betere kwaliteit, hogere snelheid en lagere TCA dan in-house haalbaar. Vandaag de dag omvat dit vaak snijden, spoelen, mes snijden, waterstraalsnijden, bewerken, hakken, preform ply stapelen of kitting van materialen, in formaten klaar voor downstream geautomatiseerde, semi-geautomatiseerde of handmatige fabricageprocessen.

Een outsource productiepartner kan OEMs ook helpen experimenteren met verschillende M&P-opties voordat ze opschalen naar een hoog-volume, massaproductieoplossing. Met een robuuste, uitgebesteede formatteerinfrastructuur tot hun beschikking, hebben vliegtuigfabrikanten toegang tot het productie-equivalent van een sportclublidmaatschap om theorieën te “uit te testen”, wat niet voldoet uit te filteren en wat werkt op te schalen, tegen een fractie van de kosten en moeite die het zou kosten om hun eigen “sportzaal” of testfaciliteit op te zetten.

OEMs en gelaagde leveranciers hebben de kans om het informatiebeheer van hun materiaal uit te besteden aan formatteerpartners. Dergelijk beheer omvat voorspellende analyse voor vendor-managed inventory programma's, geautomatiseerde prepreg out-time tracking en beheer van materiaaltest- en kwalificatiedata.

Door te investeren in apparatuur, technologieën en medewerkers toegewijd aan deze capaciteiten, bevrijden materiaalformateurs hun ketenpartners van deze verantwoordelijkheden, zodat ze middelen kunnen richten op hun kerncompetenties. En wanneer de innovators van vliegtuigontwerp en montage zich kunnen richten op precies dat, is de lucht de limiet voor wat next-generation luchtvaartvooruitgang ze volgende zullen bedenken!

Over de Auteurs

Michael Quarrey is vicepresident Luchtvaartoperaties voor Web Industries. Hij heeft meer dan 30 jaar managementervaring gericht op het creëren van hoge-betrokkenheid, hoge-prestatie teams. Quarrey heeft een M.S. in Systeemdynamica van Dartmouth College en een B.S. in Informatica van Worcester Polytechnic Institute. Hij is bereikbaar via mquarrey@webindustries.com.

Ben Winters is generaal directeur voor Web Industries Inc. — CAD Cut Services en heeft meer dan 25 jaar ervaring in werken met luchtvaartklanten. Web Industries is een precisie formatter van koolstofvezelcomposieten en andere materialen gebruikt in luchtvaartproductie. Winters en het Web-team betrekken OEMs en gelaagde leveranciers vroeg in productontwikkeling om formatteeroplossingen te bedenken geoptimaliseerd voor de klant’s mix van materialen, machines en productieprocessen. Hij is bereikbaar via bwinters@webindustries.com.