Abordar la gran necesidad de automatización de compuestos

La industria aeroespacial se está preparando para una conjunción masiva de necesidades de capacidad industrial para producir piezas en un futuro próximo. Pre-COVID, Boeing y Airbus estimaron que se necesitarán 40 000 aviones comerciales en los próximos 20 años (en comparación con los 25 000 en servicio en la actualidad). El ejército de los EE. UU. también está investigando conceptos de enjambres de aviones no tripulados con una vida útil limitada y un costo muy bajo. Finalmente, se prevé que los primeros taxis aéreos estén en servicio en 2023. Todos estos conceptos requerirán un uso significativo de materiales compuestos para cumplir con sus requisitos de alcance y velocidad, lo que acentuará la base industrial actual.

Hoy en día, la base industrial de compuestos se basa en máquinas de colocación manual o de colocación automatizada actuales que tienen solo un 20-50 por ciento de utilización de la máquina. También es todavía más analógico que digital. Las empresas están incursionando en lo digital para resolver puntos débiles específicos, como el seguimiento de activos, pero pocos fabricantes tienen un verdadero entorno de Industria 4.0 en toda la empresa.

Debe ocurrir un cambio de estado para que la industria aeroespacial alcance las tasas de producción de los futuros aviones. En primer lugar, la automatización de los compuestos debe ser un componente importante para permitir la próxima ola de producción. Bien hecha, la automatización aliviará la necesidad de una inversión de capital significativa y disminuirá la cantidad de nuevos trabajadores calificados para la fabricación de aeronaves. En segundo lugar, la comunidad de compuestos debe adoptar los conceptos de la Industria 4.0 para obtener información procesable a partir de los datos generados durante la fabricación y el ensamblaje. Los temas clave para futuras investigaciones para hacer que la automatización y la Industria 4.0 estén disponibles para la producción de compuestos aeroespaciales incluyen:

• Herramientas científicas de fabricación
  Estado futuro: Conjunto de herramientas de diseño para la fabricación democratizadas que pueden evaluar de manera coherente el espacio comercial según el punto del ciclo de vida de fabricación.
  
  Posibles soluciones: Integre IA/aprendizaje automático, automatización, datos, análisis, fabricación y productos. Utilice un sistema informático integrado compuesto por herramientas de simulación, visualización 3D, análisis y colaboración para desarrollar una representación virtual de todo el proceso de fabricación.
• Fabricación y procesamiento ágiles y de bajo costo
  Estado futuro: Comprensión sólida de las capacidades del proceso de fabricación de bajo costo. Diseño restringido por procesos identificados que resulta en una reducción del 50 por ciento en el tiempo del ciclo de diseño. Líneas de fabricación que se pueden reconfigurar rápidamente para satisfacer la demanda creciente y varias combinaciones de productos.
  
  Solución potencial: Automatización de última generación. Uso mejorado de equipos automatizados de colocación de fibra/remolque. Soluciones robóticas para la colocación manual y conformado de piezas de formas complejas (termoestables y termoplásticos). Robots colaborativos. Sistemas robóticos flexibles que se pueden reprogramar o readaptar para integrarlos en otro sistema.
• Inspección
  Estado futuro: Deseamos sensores en proceso que no interfieran y una alternativa a la prueba de prueba que se aplique a las condiciones de fabricación y en servicio.
  
  Posible solución: Pasar de la inspección a la medición. Esto requiere simulación de fabricación y medición en proceso, así como simulación y medición estructural en servicio, a un nivel lo suficientemente bueno como para satisfacer los requisitos reglamentarios. Uso de herramientas de la Industria 4.0 para proporcionar una comprensión del estado de la pieza o ensamblaje, no solo para rastrearlos.

SME ha lanzado una Comunidad Técnica sobre Automatización de Composites para abordar estas necesidades. Formo parte de la comunidad técnica y agradezco los aportes para las discusiones que estamos comenzando.