Composietproductie Automatiseren om te Voldoen aan Groeiende Luchtvaartvraag

De luchtvaartindustrie stelt zich op voor een massale convergentie van behoefte aan industriële capaciteit om in de nabije toekomst onderdelen te produceren. Pre-COVID schatten Boeing en Airbus dat 40.000 commercieel vliegtuig over de komende 20 jaar nodig zal zijn (vergeleken met ongeveer 25.000 in dienst vandaag). Het Amerikaanse leger onderzoekt ook concepten van zwermen van onbemande vliegtuigen met beperkte levensduur en zeer lage kosten. Tenslotte worden de eerste luchttaxi's verwacht in 2023 in dienst te zijn. Al deze concepten zullen aanzienlijk gebruik maken van composieten om hun bereik- en snelheidseisen te halen, wat de huidige industriële basis onder druk zet.

Vandaag de dag is de composieten industriële basis gebaseerd op handmatige opbouw of huidige geautomatiseerde opleglagen machines die slechts 20-50 procent machinebenutting hebben. Het is ook nog steeds meer analoog dan digitaal. Bedrijven experimenteren met digitalisering om specifieke pijnpunten op te lossen, zoals asset tracking, maar weinig fabrikanten hebben een echte enterprise-brede Industry 4.0 omgeving.

Een toestandsverandering moet plaatsvinden voor de luchtvaartindustrie om productiesnelheden voor toekomstige vliegtuigen te bereiken. Eerst moet automatisering van composieten een belangrijke component zijn om de komende productiegolf mogelijk te maken. Gedaan op de juiste manier, zal automatisering de noodzaak voor aanzienlijke kapitaalinvesteringen verlichten en het aantal nieuwe geschoolde werknemers voor vliegtuigproductie verminderen. Ten tweede moet de composietgemeenschap Industry 4.0 concepten omarmen om actie-inzichten te krijgen uit data gegenereerd tijdens fabricage en montage. Kernonderwerpen voor toekomstig onderzoek om automatisering en Industry 4.0 beschikbaar te maken voor luchtvaart composietproductie zijn:

• Productiewetenschappelijke Tools
  Toekomstbeeld: Set van design voor manufacturing gedemocratiseerde tools die coherent de ruilruimte kunnen beoordelen afhankelijk van punt in de productielevenscyclus.
  
  Potentiële oplossingen: AI/machine learning, automatisering, data, analytics, productie en producten integreren. Een geïntegreerd, computer-gebaseerd systeem bestaande uit simulatie, 3D visualisatie, analytics en samenwerkingstools gebruiken om een virtuele representatie van het gehele productieproces te ontwikkelen.
• Laag-kostende, Vluchtige Productie en Verwerking
  Toekomstbeeld: Ro-buste begrip van laag-kostende productieprocescapaciteiten. Ontwerp beperkt geïdentificeerde processen resulterend in 50 procent reductie in ontwerpcylustijd. Productielijnen die snel herschikbaar zijn om piekvraag en diverse productmixen te halen.
  
  Potentiële oplossing: Next-gen automatisering. Verbeterd gebruik van geautomatiseerde vezelplaatsing/geautomatiseerde tow leggen apparatuur. Robotoplossingen voor handmatige opbouw en vormgeven van complexe vormonderdelen (thermohardend en thermoplastisch). Collaboratieve robots. Flexibele robotsystemen die herprogrameerbaar of herbruikbaar zijn voor integratie in een ander systeem.
• Inspectie
  Toekomstbeeld: We wensen niet-interfererende, in-proces sensoren en een alternatief voor de bewijstest die van toepassing is op as-geproduceerde en in-dienst condities.
  
  Potentiële oplossing: Van inspectie naar meting. Dit vereist productiesimulatie en in-proces meting, evenals in-dienst structurele simulatie en meting, op een niveau goed genoeg om aan regelgevende eisen te voldoen. Gebruik van Industry 4.0 tools om een begrip te geven van de toestand van het onderdeel of de montage, niet alleen om ze te tracken.

SME heeft een Technical Community on Composites Automation gelanceerd om deze behoeften aan te pakken. Ik ben lid van de technische community en heet input welkom voor de discussies die we starten.