複合材料の自動化に対する大きなニーズへの対応

航空宇宙産業は、近い将来、部品を生産するための産業能力が必要となる大規模な結合に向けて準備を進めています。 COVID以前のボーイングとエアバスは、今後20年間で40,000機の民間航空機が必要になると見積もっています（現在は約25,000機が就航しています）。米軍は、限られた寿命と非常に低コストの無人航空機の群れの概念も研究しています。最後に、最初のエア タクシーが 2023 年に就航すると予測されています。これらのコンセプトはすべて、航続距離と速度の要件を満たすために複合材を多用する必要があり、今日の産業基盤に負担がかかります。

今日、複合材料の産業基盤は、機械の稼働率が 20 ～ 50% しかないハンド レイアップまたは現在の自動レイアップ マシンに基づいています。また、デジタルよりもアナログです。企業は、資産追跡などの特定の問題点を解決するためにデジタルに手を出していますが、真の全社規模のインダストリー 4.0 環境を備えているメーカーはほとんどありません。

航空宇宙産業が将来の航空機の生産率を達成するには、状態の変化が必要です。まず、複合材料の自動化は、来たるべき生産の波を可能にする主要なコンポーネントでなければなりません。自動化が適切に行われれば、多額の設備投資の必要性が軽減され、航空機製造のための新しい熟練労働者の数が減ります。第 2 に、複合材コミュニティはインダストリー 4.0 の概念を取り入れて、製造および組み立て中に生成されたデータから実用的な洞察を得る必要があります。自動化とインダストリー 4.0 を航空宇宙用複合材料の生産に利用できるようにするための今後の研究の主なテーマは次のとおりです。

• 科学ツールの製造
  将来の状態: 製造ライフ サイクルのポイントに応じてトレード スペースを首尾一貫して評価できる民主化されたツールを製造するための一連の設計。
  
  考えられる解決策: AI/機械学習、自動化、データ、分析、製造、製品を統合します。シミュレーション、3D ビジュアライゼーション、分析、コラボレーション ツールで構成される統合されたコンピュータベースのシステムを使用して、製造プロセス全体の仮想表現を開発する
• 低コストで機敏な製造と処理
  将来の状態: 低コストの製造プロセス機能に関する確かな理解。特定されたプロセスによって設計が制約されるため、設計サイクル時間が 50% 短縮されます。急増する需要とさまざまな製品構成に対応するために迅速に再構成できる製造ライン。
  
  考えられる解決策: 次世代の自動化。自動ファイバー配置/自動トウ敷設装置の使用の改善。複雑な形状の部品 (熱硬化性樹脂および熱可塑性樹脂) のハンド レイアップおよびフォーミングのためのロボット ソリューション。協働ロボット。別のシステムに統合するために再プログラムまたは再利用できる柔軟なロボット システム
• 検査
  将来の状態: 私たちは、非干渉のインプロセス センサーと、製造時および使用中の状態に適用されるプルーフ テストの代替手段を望んでいます。
  
  考えられる解決策: 検査から測定へ。これには、規制要件を満たすのに十分なレベルで、製造シミュレーションとプロセス測定、および稼働中の構造シミュレーションと測定が必要です。インダストリー 4.0 ツールを使用して、パーツまたはアセンブリの状態を追跡するだけでなく、その状態を理解する

SME は、これらのニーズに対応するために、複合材料の自動化に関するテクニカル コミュニティを立ち上げました。私は技術コミュニティの一員であり、これから開始する議論への意見を歓迎します。