Répondre au grand besoin d'automatisation des composites

L'industrie aérospatiale se prépare à une conjonction massive de besoins de capacité industrielle pour produire des pièces dans un avenir proche. Avant le COVID, Boeing et Airbus estimaient que 40 000 avions commerciaux seront nécessaires au cours des 20 prochaines années (contre environ 25 000 en service aujourd'hui). L'armée américaine étudie également des concepts d'essaims d'avions sans pilote à durée de vie limitée et à très faible coût. Enfin, les premiers taxis aériens devraient être mis en service en 2023. Tous ces concepts nécessiteront une utilisation importante de composites pour répondre à leurs exigences d'autonomie et de vitesse, ce qui mettra à rude épreuve la base industrielle actuelle.

Aujourd'hui, la base industrielle des composites repose sur des machines de pose manuelles ou des machines de pose automatisées actuelles qui n'utilisent que 20 à 50 % des machines. Il est aussi toujours plus analogique que numérique. Les entreprises se lancent dans le numérique pour résoudre des problèmes spécifiques, tels que le suivi des actifs, mais peu de fabricants disposent d'un véritable environnement Industrie 4.0 à l'échelle de l'entreprise.

Un changement d'état doit se produire pour que l'industrie aérospatiale atteigne les cadences de production des futurs avions. Premièrement, l'automatisation des composites doit être un élément majeur pour permettre la prochaine vague de production. Bien réalisée, l'automatisation réduira le besoin d'importants investissements en capital et réduira le nombre de nouveaux travailleurs qualifiés pour la fabrication d'aéronefs. Deuxièmement, la communauté des composites doit adopter les concepts de l'industrie 4.0 pour obtenir des informations exploitables à partir des données générées lors de la fabrication et de l'assemblage. Les thèmes clés des recherches futures visant à rendre l'automatisation et l'industrie 4.0 disponibles pour la production de composites aérospatiaux incluent :

• Fabriquer des outils scientifiques
  État futur : Ensemble de conception pour la fabrication d'outils démocratisés qui peuvent évaluer de manière cohérente l'espace commercial en fonction du point du cycle de vie de la fabrication.
  
  Solutions potentielles : Intégrez l'IA/l'apprentissage automatique, l'automatisation, les données, l'analyse, la fabrication et les produits. Utilisez un système informatique intégré composé d'outils de simulation, de visualisation 3D, d'analyse et de collaboration pour développer une représentation virtuelle de l'ensemble du processus de fabrication.
• Fabrication et traitement agiles et à faible coût
  État futur : Compréhension solide des capacités des processus de fabrication à faible coût. Conception contrainte par des processus identifiés entraînant une réduction de 50 % du temps de cycle de conception. Des lignes de fabrication qui peuvent être rapidement reconfigurées pour répondre à la forte demande et aux diverses gammes de produits.
  
  Solution potentielle : Automatisation de nouvelle génération. Amélioration de l'utilisation de l'équipement automatisé de placement de fibres/de pose de câbles automatisés. Solutions robotisées pour le drapage et formage à la main de pièces de formes complexes (thermodurcissables et thermoplastiques). Robots collaboratifs. Systèmes robotiques flexibles pouvant être reprogrammés ou réutilisés pour être intégrés dans un autre système.
• Inspection
  État futur : Nous souhaitons des capteurs en cours de fabrication non interférents et une alternative au test d'épreuve qui s'applique aux conditions de fabrication et en service.
  
  Solution potentielle : Passer de l'inspection à la mesure. Cela nécessite une simulation de fabrication et une mesure en processus, ainsi qu'une simulation et une mesure structurelles en service, à un niveau suffisamment bon pour satisfaire aux exigences réglementaires. Utilisation des outils de l'Industrie 4.0 pour fournir une compréhension de l'état de la pièce ou de l'assemblage, et pas seulement pour les suivre.

SME a lancé une communauté technique sur l'automatisation des composites pour répondre à ces besoins. Je fais partie de la communauté technique et j'apprécie les contributions aux discussions que nous commençons.