2016年航空增材制造業(yè)將迎五大變革

飛機(jī)裝配智能化

　　2015年初，英國GKN公司表示將領(lǐng)導(dǎo)幾家業(yè)內(nèi)企業(yè)進(jìn)一步完成歐盟“未來機(jī)翼結(jié)構(gòu)賦能制造技術(shù)的驗(yàn)證與集成”項(xiàng)目，研發(fā)有市場前景的機(jī)翼設(shè)計(jì)、制造和裝配技術(shù)，提升自動化和智能化水平。

　　同年7月，波音展示了其“黑金剛石”項(xiàng)目，其目標(biāo)之一是推進(jìn)基于模型的工程，驗(yàn)證將更多的自動化裝配技術(shù)融入復(fù)雜的飛機(jī)結(jié)構(gòu)制造中。2016年1月，波音又獲得了一項(xiàng)“機(jī)身全自動化制造工廠”專利，展示了基于自動導(dǎo)向車和移動機(jī)器人的自動化、可重構(gòu)、可移動智能生產(chǎn)概念。

　　增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和可穿戴技術(shù)將使飛機(jī)裝配工人的技能得到革命性提升。2015年5月，波音在其加油機(jī)裝配線演示了一個(gè)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)平板工具，機(jī)械師可以看到現(xiàn)實(shí)世界中他正在裝配的扭矩盒單元，也可以看到數(shù)字化的指導(dǎo)書、零件和箭頭，以增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)世界中的視野。6月，空客展示了一種可穿戴技術(shù)，能夠幫助操作人員降低裝配客艙座椅的復(fù)雜度，節(jié)省完成任務(wù)的時(shí)間。未來，這項(xiàng)技術(shù)將用于為A330客艙安裝座椅。

　　此外，2015年10月，美國數(shù)字制造與設(shè)計(jì)創(chuàng)新機(jī)構(gòu)啟動了“自動裝配規(guī)劃”以及美國國防高級研究計(jì)劃局(DARPA)“自適應(yīng)運(yùn)載器”的后續(xù)項(xiàng)目——“機(jī)械裝配的自動公差分配”，兩項(xiàng)研究成果被機(jī)構(gòu)核心成員波音、洛克希德·馬丁、GE航空、羅羅公司等應(yīng)用后，將進(jìn)一步提升航空裝配的智能化水平。

　　基于實(shí)時(shí)原位建模仿真的自適應(yīng)加工，裝配指令的自動化生成，基于先進(jìn)測量和柔性理念的自動化裝配，人與可移動機(jī)器人的協(xié)同工作等將是美歐航空制造商的幾個(gè)主攻方向。2016年及未來幾年，飛機(jī)裝配領(lǐng)域?qū)⒙氏葘?shí)現(xiàn)智能技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用，并延伸至其他制造以及設(shè)計(jì)領(lǐng)域。屆時(shí)，航空制造也將越來越“趨于前端”，越來越依靠“運(yùn)籌帷幄”，航空工業(yè)的博弈將從“賽博空間”開始就能夠分出勝負(fù)。

　　不可思議的新材料

　　洛克希德·馬丁使用一種名為“Beralcast”的材料降低了F35的制造成本。該材料是一種鈹鋁合金，剛度是鋁的4倍，而質(zhì)量只有鋁的1/5，預(yù)計(jì)該材料及其快速、高產(chǎn)的制造工藝將帶來30%?40%的成本降低。

　　德國MTU發(fā)動機(jī)公司為普惠公司齒輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)(GTF)開發(fā)的新型鈦鋁合金于2015年12月取得適航認(rèn)證，該合金結(jié)合了鎳金屬和陶瓷材料的優(yōu)點(diǎn)，用于渦輪葉片設(shè)計(jì)可比現(xiàn)有鎳合金組件輕一半，極大優(yōu)化渦輪盤的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)減重。

　　革命性新型金屬材料有望用于航空結(jié)構(gòu)件制造。波音在2015年10月展示了世界上最輕的金屬材料，它是一種微晶格鎳磷合金，具有壁厚僅為100納米的中空管結(jié)構(gòu)，比碳纖維還輕10倍，但非常堅(jiān)硬，且壓縮50%后還能完全恢復(fù)，具有超高吸能能力。

　　2016年1月，美國雷神公司公布了一種超強(qiáng)輕質(zhì)結(jié)構(gòu)金屬，材料主要由鎂組成，注入了密集且均勻分布的陶瓷碳化硅納米微粒，從而具有“創(chuàng)紀(jì)錄”的比強(qiáng)度和比模量，而且能夠批產(chǎn)。

　　2016年及未來幾年，基礎(chǔ)研究的突破和集成計(jì)算材料工程(ICME)的進(jìn)展，還將使得這樣的新材料不斷涌現(xiàn)。如果技術(shù)和制造成熟度的提升使其能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品應(yīng)用，或?qū)氐最嵏伯?dāng)前航空產(chǎn)品設(shè)計(jì)及制造工藝。

　　供應(yīng)鏈發(fā)生巨變

　　航空鈦合金供應(yīng)市場風(fēng)云突變。2015年7月，美國鋁業(yè)公司在不到9個(gè)月的時(shí)間內(nèi)完成對英國福瑞盛、德國TITAL和美國RTI國際金屬公司的收購，加速布局航空鈦合金以及增材制造市場。8月，巴菲特宣布將以372億美元收購精密鑄件公司，大舉進(jìn)軍航空制造業(yè)。面對來自資本巨頭的競爭，美鋁公司于9月作出拆分決定，加速向下游金屬服務(wù)和加工企業(yè)轉(zhuǎn)型。

　　航空復(fù)合材料供應(yīng)市場集中度陡增。2015年12月，比利時(shí)蘇威公司斥資55億美元完成對美國氰特公司的收購，坐上航空復(fù)合材料原材料供應(yīng)商次席。受此影響，2016年1月，業(yè)界老大赫氏公司也把一年前只收購了一半的英國Formax公司全盤買下。此外，2015年7月和8月，加拿大Avcorp工業(yè)公司和英國梅吉特公司分別提出了對德國SGL旗下Hitco公司和英國科巴姆公司復(fù)合材料業(yè)務(wù)的收購計(jì)劃，進(jìn)一步攪動全球碳纖維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件供應(yīng)市場。

　　2016年及未來幾年，航空制造領(lǐng)域的基礎(chǔ)供應(yīng)體系必將產(chǎn)生劇變，范圍更廣的整合、更深層次的重組，將成為航空制造產(chǎn)業(yè)格局轉(zhuǎn)變的重要里程碑。