航空航天·未来航空航天复合材料自动化4.0的发展方向与解决方案

航空航天工业正在为不久的将来对大型工业零件生产能力的需求做准备。在疫情发生之前，波音公司和空中客车公司估计在未来20年内，将需要4万架商用飞机（而目前运营的商用飞机约为2.5万架）。美国军方也需求一批无人驾驶、低寿命、极低成本的飞机。

此外，预计第一批空中出租车（空中客车）将于2023年投入使用。所有这些概念都要求广泛使用复合材料，以满足其范围和速度的要求，这将给今天的工业基础带来压力。

目前复合材料的工业基础复合材料的基本工业基础是手工装配或现有的自动装配机，自动化设备的利用率只有20%-50%。许多公司试图利用数字化来解决具体问题，例如资源跟踪，但很少有生产商能为整个公司提供真正的行业环境4.0。

为了实现未来飞机的生产力，航空工业必须经历一个状态的转变。最重要的是，复合材料的自动化必将成为未来生产浪潮的主要推动力。如果做得好，自动化将减少对大量资本投资的需求，并将减少生产飞机的新合格工人的数量。其次，composer社区必须采用Industry 4.0的概念，以便对生产和组装过程中生成的数据有实际的了解。

为了在航空复合材料生产中使用自动化和工业4.0，未来研究的关键主题和解决方案主要包括以下三个部分：

1、科学分析工具的制造

未来，将为制造业设计一套民主化的工具，这些工具可以根据生产生命周期中的一个特定点，始终如一地评估商业空间。

潜在的解决方案包括：集成人工智能/机器学习、自动化、数据、分析、生产和产品。使用集成的计算机系统，包括三维模拟、可视化、分析和协作工具，开发整个生产过程的虚拟演示。

2、廉价、优质的生产加工

未来，复合材料行业将深入了解低成本生产工艺的可能性。工艺确定的有限项目周期时间应减少50%。生产线可以快速重新配置，以满足生产需要和不同的产品组合。

潜在解决方案：新一代自动化。应用改进的自动铺设纤维/自动铺设电缆的设备、用于手动铺设和成型复杂形状零件（隔热和热塑性）的机器人解决方案、协作机器人、可重新编程的柔性机器人系统或重新编程设计成集成到另一个系统中。

3、在线监测检查

在未来，预计过程传感器将不受干扰，以实施适合测试生产和使用条件的替代解决方案。潜在的解决方案包括：从控制过渡到测量，这将要求在模拟和生产过程中进行测量，以达到足以满足目标要求的水平。使用Industry 4.0工具可以更好地了解零件或组件的状态，而不仅仅是跟踪它们。

来源：碳纤维及其复合材料技术