【市场观察】简述未来航空航天复合材料自动化4.0的发展方向与解决方案
航空航天工业正为在不久的将来需要工业生产零件的大规模能力做好准备。在COVID疫情之前，根据波音公司和空中客车公司估计，未来20年将需要4万架商用飞机（相比之下，目前约有2.5万架在役）。美国军方也在研究寿命有限、成本极低的无人驾驶飞机群。
此外，第一批空中出租车（空中汽车）预计将于2023年投入使用。所有这些概念都需要大量使用复合材料，以满足其航程和速度要求，这将对当今的工业基础造成压力。
如今，复合材料的工业基础复合材料工业的基础是手工铺层或已有的自动铺层机，自动化设备的利用率只有20-50%。许多企业正在尝试利用数字化解决特定的痛点，例如资产跟踪，但是很少有制造商拥有真正的企业范围的工业4.0环境。
为了实现未来飞机的生产率，航空航天工业必须进行状态变化。首先，复合材料的自动化必须是推动即将到来的生产浪潮的主要组成部分。如果做得好，自动化将减轻对大量资本投资的需求，并减少制造飞机的新技术工人的数量。其次，复合材料社区需要采用工业4.0概念，从制造和组装过程中生成的数据中获得可操作的见解。
为使自动化和工业4.0可用于航空航天复合材料生产，未来研究的关键主题和解决方案主要包括以下三个部分：
1、制造科学分析工具
未来将会为制造业设计一套民主化的工具，它可以根据制造生命周期中的某一点来一致地评估贸易空间。
潜在的解决方案包括：集成人工智能AI/机器学习、自动化、数据、分析、制造和产品。使用包含模拟仿真、3D可视化、分析和协作工具的基于计算机的集成系统，来开发整个制造过程的虚拟演示。
2、低成本、高效率的制造和加工
未来复合材料行业将会对低成本制造工艺能力进行深入了解。受已识别过程的约束，从而使设计周期时间缩短50％。生产线可以快速重新配置，以满足生产需求和各种产品的组合。
潜在的解决方案：下一代自动化。改进的自动纤维铺放/自动丝束铺设设备的使用、用于手糊成型和复杂形状零件（热固性塑料和热塑性塑料）成型的机器人解决方案、协作机器人、灵活的机器人系统，可以重新编程或重新设计以集成到另一个系统中。
3、在线监测与检查
未来有望需要无干扰的过程传感器，从而实现适用于制造和使用条件测试的替代方案。潜在的解决方案包括：从检查转向测量，这会需要在仿真模拟和制造过程中进行测量，使其水平足以满足目标要求。使用Industry 4.0工具加强对零件或装配体状态的理解，而不仅仅是跟踪它们。