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(lèi)有史以來(lái)遇到過(guò)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(guò)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(lái)提高生產(chǎn)效率和盈利能力。
SWaP-C 因子
精神航空、吉?jiǎng)P恩集團(tuán)、波音、空中客車(chē)、Albany Engineered Composites 和 SpaceX 等使用復(fù)合材料的組織，不會(huì)分享他們的專(zhuān)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(jì)中會(huì)用到一個(gè)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(shí)，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(huì)獲得正面影響?！?/span>
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(lái)多種好處，例如飛行時(shí)間更長(zhǎng)、節(jié)省燃料，或是有效載荷更大?；旧?，運(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(dòng)力。
根據(jù)生產(chǎn)量的多少，投資回報(bào)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(duì) 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(dòng)固有勞動(dòng)密集型屬性，當(dāng)然沒(méi)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(lái)了機(jī)遇，從而改進(jìn)了 SWaP-C 原則中一個(gè)或多個(gè)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(chē)、卡車(chē)和拖車(chē)、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(jí)、2 級(jí)和 3 級(jí)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(shuō)復(fù)合材料的使用是航空航天業(yè)能夠成長(zhǎng)為一個(gè)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(jià)比材料出現(xiàn)在一般制造領(lǐng)域的頭號(hào)功臣。
FARO 大客戶經(jīng)理 Jerry Reitmayer 對(duì)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(lái)制造自行車(chē)賽車(chē)、船體或是風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子之類(lèi)的東西，就要最大限度減輕重量、提高強(qiáng)度。此時(shí)，細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)將發(fā)揮用武之地。我們必須決定哪個(gè)部分要使用多少層，才能在減輕重量的同時(shí)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?！?/span>
絕大多數(shù)復(fù)合材料涂層都有幾層。使用卷尺測(cè)量和 Mylar? 模板等過(guò)舊的工具，會(huì)使敷層過(guò)程變得緩慢、乏味，有時(shí)甚至不夠精確。如果使用 Mylar 模板，則只是鋪滿整個(gè)表面并為下一聚合物層找到適當(dāng) Mylar 的這一過(guò)程（有時(shí)稱(chēng)為非鋪層時(shí)間），就會(huì)減慢生產(chǎn)效率和降低產(chǎn)量，更不用說(shuō)每一次工程變更都需要一個(gè)新的模板。
而與之相對(duì)的是，在此過(guò)程中，激光引導(dǎo)的敷層會(huì)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(shuō)道：“在開(kāi)發(fā)和推出新產(chǎn)品時(shí)，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(gè) ECO 創(chuàng)建一個(gè)新的 Mylar，那時(shí)真是連買(mǎi) Mylar 公司股票的想法都有?！?/span>
TracerM 將多個(gè)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(jì)和應(yīng)用創(chuàng)建出巨大的機(jī)會(huì)，而這只是因?yàn)橐恢币詠?lái)，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(shí)間構(gòu)建實(shí)體模板，對(duì)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(guò)程的痛點(diǎn)。當(dāng) CAD 模型發(fā)生更改后，激光投影更改會(huì)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(gè)生產(chǎn)單元實(shí)施。
激光投影在生產(chǎn)車(chē)間的應(yīng)用
對(duì)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(xiǎn)。
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(wàn)元不等，有時(shí)甚至?xí)_(dá)到數(shù)百萬(wàn)美元。然而，問(wèn)題遠(yuǎn)不“只是”廢料事件成本這么簡(jiǎn)單。盡管人工和碳纖維組件的成本很高，但有時(shí)一個(gè)排期影響即可牽動(dòng)整個(gè)生產(chǎn)流程的神經(jīng)。生產(chǎn)環(huán)節(jié)的延誤有時(shí)會(huì)導(dǎo)致合同罰款，其金額甚至比報(bào)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(guò)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(huì)被安排在主要班次。當(dāng)還有第二個(gè)或第三個(gè)班次時(shí)，可能會(huì)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(wèn)題。
復(fù)合材料翼尖小翼模具上的投影
投資回報(bào)
對(duì)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(jì)外包服務(wù)證明了它們的價(jià)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(duì)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(dòng)力。
對(duì)于某些公司而言，只需一個(gè)月即可看到 FARO TracerM 解決方案的投資回報(bào) (ROI) 或回收。根據(jù)生產(chǎn)量的多少，投資回報(bào)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(shí)，其長(zhǎng)期投資回報(bào)率是非常可觀的。
它不像火箭科學(xué)一樣高深莫測(cè)；再加上組裝和敷層時(shí)間更短、質(zhì)量和精度更高、減少或消除了廢料和返工，對(duì)任何組織或行業(yè)而言，這些都增加了投資回報(bào)。
結(jié)論
制造業(yè)有一條古老的格言，類(lèi)似于以下描述；
今日菜單：
- 優(yōu)質(zhì)
- 快速交付周期
- 低價(jià)
- ...請(qǐng)任選兩.
激光投影之類(lèi)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(jiǎn)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(rùn)率。更高的利潤(rùn)率讓您能夠以更低的價(jià)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(chē)，再到定制化自行車(chē)，如果您沒(méi)有使用最好的技術(shù)，就無(wú)法創(chuàng)造出最大的價(jià)值。