Le Rubik's Cube pour travailler efficacement avec différents matériaux composites

Origine | Web Industries Inc., avec la permission de Rubik's Brand Ltd.

Dans la course à l'augmentation de la production pour répondre à la demande d'avions commerciaux, il n'existe pas de moyen unique de fabriquer le meilleur avion. Alors que les équipementiers de l'aérospatiale envisagent toutes leurs options de matériaux et de traitement, ils continueront à trouver des applications innovantes pour les composites thermodurcissables (TS) et thermoplastiques (TPC), sans parler d'autres choix tels que les tissus en fibre de carbone sèche et les composites à matrice céramique (CMC) .

Déterminer les combinaisons optimales de matériaux et de processus pour construire chaque pièce, avec les performances et la qualité requises, et au plus bas coût total d'acquisition (TCA), peut être comme résoudre un Rubik's Cube. Chaque partenaire de la chaîne d'approvisionnement collabore avec l'OEM pour aligner un côté différent du cube, avec l'objectif global de fournir à la compagnie aérienne un avion sûr, performant, économe en carburant et confortable, à temps et de manière rentable.

Les paradigmes changent constamment à mesure que les matériaux avancés et les techniques de fabrication évoluent. Pour chaque composant et pièce d'avion - qu'il s'agisse d'une aile, d'un fuselage, d'un longeron, d'une pièce intérieure ou d'un moteur - il existe un ensemble de considérations en cascade. Quels matériaux sont viables pour l'application? Quelles sont les différentes façons dont il peut être formaté - par exemple, sous forme de plis de coussin, de ruban fendu enroulé, de flocons hachés ou de pli biais ? Quelle technologie de drapage est compatible avec le matériau formaté, comme le drapage manuel, le drapage robotisé (sous forme de placement automatisé de ruban ou de fibre), les préformes ou le moulage par compression fermé ?

Chaque chemin de matériau et de processus (M&P) apporte des possibilités passionnantes à la table. Les composites à matrice céramique offrent la possibilité de remplacer les métaux dans les applications à haute température. Les thermoplastiques suscitent beaucoup d'intérêt en raison de leur recyclabilité, de leur soudabilité, de leur traitement rapide et de leur simplicité globale de manipulation des matériaux. Ils restent stables à température ambiante et ne sont pas aussi sensibles aux contaminants environnementaux sur le lieu de travail que les matériaux thermodurcissables. Les tissus secs offrent également aux fabricants une liberté de stockage réfrigéré et ouvrent des options de traitement supplémentaires. Et, bien sûr, les thermodurcissables continuent de fournir une solution éprouvée pour une formation de pièces cohérente et de haute qualité, avec des coûts bien établis et une évolutivité éprouvée.

Tirer parti des compétences de base

On pourrait soutenir qu'une excellente exécution est aussi importante que le chemin M&P choisi lui-même. Après tout, il ne sert à rien de gagner du temps de cycle en utilisant une solution hors autoclave (OOA) si un pli finit par manquer ou est mis en place dans le mauvais ordre, et l'ensemble du processus de fabrication doit être redémarré. Lorsque chaque partenaire de la chaîne d'approvisionnement peut se concentrer sur son rôle spécialisé et ses compétences de base, avec une compréhension de la manière dont ce rôle atteint l'objectif du produit final, tout le monde y gagne.

Par exemple, un partenaire de formatage efficace doit être en mesure de fournir différents matériaux adaptés aux exigences du constructeur d'avions ou du fournisseur à plusieurs niveaux - avec une meilleure qualité, une vitesse plus rapide et un TCA inférieur à celui qui pourrait être obtenu en interne. Aujourd'hui, cela comprend souvent le refendage, le bobinage, la découpe au couteau, la découpe au jet d'eau, l'usinage, le hachage, l'empilage de plis de préforme ou la mise en kit de matériaux, dans des formats prêts pour les processus de fabrication automatisés, semi-automatisés ou manuels en aval.

Un partenaire de fabrication sous-traitant peut également aider les OEM à expérimenter différentes options de M&P avant de passer à une solution de production de masse à haut volume. Disposant d'une solide infrastructure de formatage externalisée, les avionneurs ont accès à l'équivalent en fabrication d'un abonnement à un gymnase pour « élaborer » des théories, éliminer ce qui ne répond pas aux attentes et augmenter ce qui fonctionne, à une fraction de le coût et les difficultés qu'il faudrait pour mettre en place leur propre « salle de sport » ou centre de test.

Les OEM et les fournisseurs à plusieurs niveaux ont la possibilité d'externaliser la gestion des informations de leur matériel à des partenaires de formatage. Une telle gestion comprend l'analyse prédictive pour les programmes d'inventaire gérés par les fournisseurs, le suivi automatisé des délais de préimprégnation et la gestion des tests de matériaux et des données de qualification.

En investissant dans des équipements, des technologies et des associés dédiés à ces capacités, les formateurs de matériaux libèrent leurs partenaires de la chaîne d'approvisionnement de ces responsabilités, leur permettant de concentrer les ressources sur leurs compétences de base. Et lorsque les innovateurs de la conception et de l'assemblage d'avions peuvent se concentrer sur ce seul objectif, le ciel est la limite en termes de prochaines avancées aérospatiales de la prochaine génération qu'ils proposeront !

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À propos des auteurs

Michael Quarrey est vice-président des opérations aérospatiales pour les industries du Web. Il a plus de 30 ans d'expérience en gestion axée sur la création d'équipes hautement motivées et performantes. Quarrey est titulaire d'un M.S. en System Dynamics du Dartmouth College et un B.S. en informatique du Worcester Polytechnic Institute. Il peut être contacté à [email protected].

Ben Winters est directeur général de Web Industries Inc. — CAD Cut Services et compte plus de 25 ans d'expérience dans le travail avec les clients de l'aérospatiale. Web Industries est un formateur de précision de composites en fibre de carbone et d'autres matériaux utilisés dans la fabrication aérospatiale. Winters et l'équipe Web s'engagent avec les OEM et les fournisseurs à plusieurs niveaux dès le début du développement du produit pour concevoir des solutions de formatage optimisées pour le mélange de matériaux, de machines et de processus de fabrication du client. Il peut être contacté à [email protected].