陸地產(chǎn)品制造商如何從航空航天制造方法中受益
建造飛機(jī)和宇宙飛船是人類有史以來遇到過的最獨(dú)特的工程和制造挑戰(zhàn)之一。幸運(yùn)的是，想要學(xué)習(xí)火箭科學(xué)，不一定非要去造火箭。大多數(shù)產(chǎn)品的制造商，可以通過研究航空航天業(yè)為了克服廢料、返工和工程變更等生產(chǎn)障礙，所采用的一些方法來提高生產(chǎn)效率和盈利能力。
SWaP-C 因子
精神航空、吉凱恩集團(tuán)、波音、空中客車、Albany Engineered Composites 和 SpaceX 等使用復(fù)合材料的組織，不會分享他們的專有流程，但是在工程和制造方面卻面臨著共同的難題。航空航天業(yè)以及所有其他的垂直制造業(yè)，必須考慮尺寸、重量、功率和成本。而且，他們必須將這些元素納入完整的系統(tǒng)或產(chǎn)品方案中。
FARO? 激光投影產(chǎn)品經(jīng)理 John Earnshaw 這樣介紹道：“軍事和航空航天設(shè)計中會用到一個詞，叫做“SWaP-C”，代表尺寸、重量和功率。而最后的 C 則表示成本。你可以在維持強(qiáng)度和質(zhì)量的同時，減小尺寸或重量系數(shù)。這樣，SWaP-C 公式中的功率和/或成本因素就會獲得正面影響。”
在航空航天業(yè)，復(fù)合材料因出色的強(qiáng)度重量比，已成為主流。在 SWaP-C 框架內(nèi)，部件更輕意味著飛行器消耗的功率更少，從而帶來多種好處，例如飛行時間更長、節(jié)省燃料，或是有效載荷更大?；旧希\(yùn)載火箭越輕，可以攜帶的有效載荷就越大，使用的燃料也越少。
與使用傳統(tǒng)物理模板的方法相比，使用激光投影解決方案通?？晒?jié)省 50% 到 75% 的勞動力。
根據(jù)生產(chǎn)量的多少，投資回報周期通常為一年或者更短。
引入復(fù)合材料后，其獨(dú)特的性能對 SWaP-C 公式中的重量和功率產(chǎn)生了奇妙的影響。但不幸的是，使用復(fù)合材料的工程和生產(chǎn)活動固有勞動密集型屬性，當(dāng)然沒辦法減小成本因子。而激光投影技術(shù)正在幫助企業(yè)改變這一現(xiàn)狀。
將航空航天的制造理念帶到地面
許多情況下，既有的生產(chǎn)方法都是技術(shù)限制的產(chǎn)物。技術(shù)進(jìn)步為打造更有效的施工方法帶來了機(jī)遇，從而改進(jìn)了 SWaP-C 原則中一個或多個要素。這不僅適用于航空航天業(yè)，而且適用于所有垂直制造業(yè)。其中包括造船、汽車、卡車和拖車、小型飛機(jī)、海事/私人游艇和船只制造、風(fēng)力渦輪機(jī)，以及任何其他復(fù)合材料組裝廠，包括航空航天業(yè) 1 級、2 級和 3 級供應(yīng)商。幾乎所有認(rèn)為產(chǎn)品強(qiáng)度和重量至關(guān)重要的公司，都應(yīng)該考慮使用復(fù)合材料。
如果說復(fù)合材料的使用是航空航天業(yè)能夠成長為一個產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵所在，那么激光投影技術(shù)的使用則是讓復(fù)合材料作為一種高性價比材料出現(xiàn)在一般制造領(lǐng)域的頭號功臣。
FARO 大客戶經(jīng)理 Jerry Reitmayer 對復(fù)合材料行業(yè)了如指掌，他介紹道：“如果要使用復(fù)合材料來制造自行車賽車、船體或是風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子之類的東西，就要最大限度減輕重量、提高強(qiáng)度。此時，細(xì)節(jié)設(shè)計將發(fā)揮用武之地。我們必須決定哪個部分要使用多少層，才能在減輕重量的同時強(qiáng)化結(jié)構(gòu)。激光投影已成為復(fù)合材料領(lǐng)域的杰出工具，因?yàn)槟憧梢栽谔囟▍^(qū)域，定位到涂層內(nèi)的小部件。”
絕大多數(shù)復(fù)合材料涂層都有幾層。使用卷尺測量和 Mylar? 模板等過舊的工具，會使敷層過程變得緩慢、乏味，有時甚至不夠精確。如果使用 Mylar 模板，則只是鋪滿整個表面并為下一聚合物層找到適當(dāng) Mylar 的這一過程（有時稱為非鋪層時間），就會減慢生產(chǎn)效率和降低產(chǎn)量，更不用說每一次工程變更都需要一個新的模板。
而與之相對的是，在此過程中，激光引導(dǎo)的敷層會分步將正在構(gòu)建的混合物層圖像直接投射到表面。
Quips Reitmayer 說道：“在開發(fā)和推出新產(chǎn)品時，工程變更單 (ECO) 的數(shù)量多到令人難以置信。如果必須為每個 ECO 創(chuàng)建一個新的 Mylar，那時真是連買 Mylar 公司股票的想法都有。”
TracerM 將多個層的影像投射到復(fù)合材料模具上
快速進(jìn)行工程變更的能力（例如添加分段的層）為提升工程設(shè)計和應(yīng)用創(chuàng)建出巨大的機(jī)會，而這只是因?yàn)橐恢币詠?，人們認(rèn)為這項(xiàng)技術(shù)只屬于航空航天業(yè)。
不必再花費(fèi)時間構(gòu)建實(shí)體模板，對于降低創(chuàng)新和制造成本而言至關(guān)重要。使用激光投影能夠大幅減少 ECO 過程的痛點(diǎn)。當(dāng) CAD 模型發(fā)生更改后，激光投影更改會上傳到控制投影儀的電腦上，并且相關(guān)更改將立即在下一個生產(chǎn)單元實(shí)施。
激光投影在生產(chǎn)車間的應(yīng)用
對于絕大多數(shù)復(fù)合材料制造商而言，是剛好達(dá)到收支平衡，還是實(shí)現(xiàn)盈利，關(guān)鍵就在于能否有效管理風(fēng)險。
根據(jù)部件的大小和復(fù)雜程度，以及部件可能在生產(chǎn)線上走多遠(yuǎn)，一起廢料事件的成本少則幾十元，多則數(shù)十萬元不等，有時甚至?xí)_(dá)到數(shù)百萬美元。然而，問題遠(yuǎn)不“只是”廢料事件成本這么簡單。盡管人工和碳纖維組件的成本很高，但有時一個排期影響即可牽動整個生產(chǎn)流程的神經(jīng)。生產(chǎn)環(huán)節(jié)的延誤有時會導(dǎo)致合同罰款，其金額甚至比報廢材料的成本還要高。
利用電腦和激光引導(dǎo)組裝，企業(yè)可以大大減少敷層過程中出現(xiàn)缺陷的可能性。和其他行業(yè)一樣，在航空航天領(lǐng)域，最熟練的工人通常都會被安排在主要班次。當(dāng)還有第二個或第三個班次時，可能會出現(xiàn)“班次效率低下”，或技能水平和工作效率降低等情況。FARO TracerM 等激光引導(dǎo)的組裝解決方案，能夠解決這一問題。
復(fù)合材料翼尖小翼模具上的投影
投資回報
對于可以縮短產(chǎn)品推出周期的技術(shù)，大量快速原型設(shè)計外包服務(wù)證明了它們的價值。甚至航空航天業(yè)以外的制造商也發(fā)現(xiàn)，在許多情況下，在自己的工廠中使用激光投影技術(shù)對業(yè)務(wù)具有幫助作用。
與使用傳統(tǒng)的物理模板方法相比，使用激光投影解決方案通?？晒?jié)省 50% 到 75% 的勞動力。
對于某些公司而言，只需一個月即可看到 FARO TracerM 解決方案的投資回報 (ROI) 或回收。根據(jù)生產(chǎn)量的多少，投資回報周期通常為一年或者更短?？紤]到 TracerM 通常擁有十年的使用壽命時，其長期投資回報率是非?？捎^的。
它不像火箭科學(xué)一樣高深莫測；再加上組裝和敷層時間更短、質(zhì)量和精度更高、減少或消除了廢料和返工，對任何組織或行業(yè)而言，這些都增加了投資回報。
結(jié)論
制造業(yè)有一條古老的格言，類似于以下描述；
今日菜單：
- 優(yōu)質(zhì)
- 快速交付周期
- 低價
- ...請任選兩.
激光投影之類的技術(shù)可能正在侵襲這條格言。它其實(shí)只是商業(yè)上一道簡單的數(shù)學(xué)等式。更高的生產(chǎn)效率+更少的返工=更低的生產(chǎn)成本。更低的生產(chǎn)成本=更高的利潤率。更高的利潤率讓您能夠以更低的價格出售高品質(zhì)的產(chǎn)品，并且仍然可以增加收入。
從航空航天到汽車，再到定制化自行車，如果您沒有使用最好的技術(shù)，就無法創(chuàng)造出最大的價值。