Costruire le ali del domani by National Composites CentreAeroExpo

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L'NCC ha aperto le porte per dimostrare quella che, a suo dire, è la capacità di produzione di compositi più avanzata al mondo. Il suo ultimo centrotavola impiega robot che lavorano in quella che chiama una cella di deposizione ad alto tasso che può stratificare strati di composito larghi 5 metri e lunghi fino a 20 metri in un unico movimento. Secondo l'NCC, la cella rivoluzionerà la produzione delle ali degli aerei, ridurrà il numero di singoli componenti e aumenterà il tasso di produzione.

Finanziate, in parte, dall'Aerospace Technology Institute in collaborazione con la Local Enterprise Partnership e la High Value Manufacturing Catapult, le tecnologie in mostra dimostrano un ambizioso programma di investimento di 36,7 milioni di sterline (iCAP) per fornire dieci tecnologie digitali e team di ingegneri specializzati, che lavorano tutti sotto un unico tetto per costruire un banco di prova unico per l'industria dei compositi.

Un importante progetto iCAP è collegato al programma "Wing of Tomorrow". Lanciato da Airbus, questa partnership coinvolge diverse aziende tra cui, Spirit AeroSystems e GKN. Quindi, ora che abbiamo visto una dimostrazione di come tutto si collega insieme, cosa c'è ora per l'NCC e saranno realizzati seriamente i pezzi prodotti?

"Potrebbe sembrare una cella su scala industriale, ma in realtà è la prima generazione di celle di deposizione ad alto tasso", inizia il responsabile della tecnologia del NCC, Enrique Garcia. "Quando abbiamo iniziato a pensare di progettare la cella, volevamo che fosse davvero flessibile. Anche se siamo concentrati sulla realizzazione del programma Wing of Tomorrow, vogliamo garantire che, oltre a questo, abbiamo la flessibilità e le opportunità di lavorare anche in altri settori.

"Ci aspettiamo di acquisire un'enorme quantità di conoscenze - sia dai processi di produzione che dagli strumenti di progettazione e simulazione, ma mi aspetterei anche che qualsiasi OEM aerospaziale che portasse questa tecnologia oltre, specificasse effettivamente una soluzione più adatta alle proprie esigenze. La produzione di una copertura alare, per esempio, probabilmente non richiederà così tanta tecnologia "campane e fischietti", cioè l'acquisizione dei dati e la registrazione dei dati che l'NCC può fornire. Al contrario, ci potrebbe essere la possibilità di sviluppare la prossima generazione di effettisti finali (teste) che sono forse un po' più capaci. Stiamo principalmente sviluppando la tecnologia, e quando dovrà entrare in produzione, diventerà la seconda generazione di cellule di produzione. L'NCC può assumersi questo tipo di rischi per vedere se riusciamo a farlo accadere, a renderlo redditizio e a renderlo disponibile sul mercato, e poi, in sostanza, mirare a minimizzare i rischi per i nostri clienti investendo in questo tipo di tecnologia"

"Vedremo", afferma Garcia. "C'è stato anche un grande sviluppo nella costruzione tradizionale delle ali metalliche, che in realtà competerà con quello che stiamo sviluppando qui". L'incollaggio delle diverse parti dell'ala è qualcosa che rimarrà, ma in termini di come i materiali compositi saranno in competizione con la loro controparte metallica tradizionale, si spera che ci assicureremo che i compositi siano la loro tecnologia preferita per le ali.

"Stiamo anche cercando soluzioni Out of Autoclave (OoA) - che è la cosa giusta da fare per far fronte a richieste di produzione molto elevate, ma forse questa non è la tecnologia giusta per ogni programma aeronautico. Forse significa utilizzare i compositi più tradizionali e il modo in cui sono stati prodotti finora potrebbe rivelarsi più fattibile. L'aspetto davvero interessante di tutto questo è che stiamo sviluppando qualcosa che sbloccherà tassi molto elevati per gli aerei passeggeri a corridoio singolo. Stiamo anche aprendo l'opportunità di usare questo al di là dei corridoi singoli sviluppando un altro tipo di tecnologia tra cui scegliere"

Sono interessato a sapere come il lavoro dell'NCC sta aiutando il settore a diventare intelligente e connesso attraverso il collegamento in rete delle apparecchiature e a memorizzare efficacemente i dati del processo di produzione. La digitalizzazione e l'automazione sono anche "arti oscure" in quanto i clienti non sempre comprendono i guadagni a lungo termine e il ritorno dell'investimento?

"Se si vuole davvero trarre il massimo vantaggio dai compositi, è necessario sposare il design e la produzione fin dall'inizio. L'ingegneria digitale serve a demistificare e ad aprire realmente l'uso dei compositi ad un pubblico più ampio. Stiamo cercando di garantire che attraverso l'automazione, otteniamo l'affidabilità e attraverso l'ingegneria digitale, catturiamo la conoscenza di quelle persone che possiedono molta esperienza. Si tratta di catturare questi dati e di tradurli in strumenti che le persone con molte meno conoscenze in materia di compositi possono utilizzare rapidamente.

"Vogliamo sviluppare queste tecnologie e strumenti digitali che vi permettano - senza essere necessariamente un esperto di compositi - di arrivare a una risposta che si aggira intorno all'80% e poi avrete probabilmente bisogno di persone come gli esperti di compositi per modificare quel 20% in più. Vogliamo garantire che i compositi possano essere utilizzati più facilmente. Credo che l'ingegneria digitale lo farà per noi. Attraverso l'uso dell'ingegneria digitale e degli strumenti digitali, saremo in grado di digitalizzare tutte le conoscenze, di ottenere le risposte più velocemente e di essere più sicuri di ottenere effettivamente le risposte giuste"

"Non stiamo suggerendo che l'automazione completa per ogni singolo pezzo sia la risposta giusta, ma che si arrivi ad un punto in cui si possa eseguire il monitoraggio in-process - anche se si tratta di layup manuale e dove il tasso di produzione è davvero basso. Vediamo se è possibile laminare - e anche se non lo è - catturiamo il maggior numero possibile di dati corretti. È estremamente importante riuscire a spiegare correttamente ciò che l'automazione della produzione di compositi può effettivamente fare. Anche quando l'automazione non ha senso dal punto di vista economico per un'azienda tecnica, possiamo comunque utilizzare la tecnologia digitale"

Al culmine del progetto, Garcia dice che, guardando indietro, è davvero soddisfatto di come la NCC è maturata come organizzazione. Stabilire i suoi processi e i suoi metodi, la sfida di installare e mettere in servizio dieci apparecchiature tutte contemporaneamente, producendo allo stesso tempo parti e svolgendo attività di ricerca e sviluppo per i suoi clienti, non è certo un risultato da poco.

"Una delle cose che mi piace molto del lavoro al NCC è l'entusiasmo con cui le persone qui sono entusiaste di spingersi oltre i limiti", conclude. "La maturità dell'intero processo e quanto abbiamo imparato è qualcosa che probabilmente mi aspettavo, ma non fino a questo punto. Ciò che mi ha davvero sorpreso è quanto siamo stati efficienti nell'acquisto delle attrezzature e nello sviluppo del programma di capacità.

"Tuttavia, non c'è tempo per rilassarsi. Il programma iCAP si sta svolgendo e noi siamo pronti - ora dobbiamo realizzare il programma. Abbiamo il programma Wing of Tomorrow da affrontare, e questo sarà uno dei nostri principali risultati. Tutto quello che abbiamo fatto finora è stato preparare l'attrezzatura e acquisire la conoscenza di come utilizzarla. Ora inizia la parte davvero impegnativa"