自動(dòng)化與擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)(XR)工具旨在以下一代航空航天生產(chǎn)速率擴(kuò)大復(fù)合材料粘接固定的應(yīng)用規(guī)模。

Click Bond為航空航天、國(guó)防、船舶、汽車(chē)和工業(yè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)和制造了4000多種粘合緊固件。

長(zhǎng)期以來(lái)，粘合劑粘合一直被譽(yù)為航空航天中固定復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的理想方法。與傳統(tǒng)的鉆孔和螺栓連接不同，粘合避免了纖維損壞、分層風(fēng)險(xiǎn)和增加的重量，從而產(chǎn)生更堅(jiān)固、更輕的組件，從而保留了先進(jìn)復(fù)合材料的固有性能。然而，盡管粘合劑粘合具有優(yōu)勢(shì)，但需要大幅提高生產(chǎn)率。挑戰(zhàn)在于可擴(kuò)展性。粘合劑粘合要求表面清潔度、應(yīng)用精度和固化壓力精確——所有這些都會(huì)增加時(shí)間、勞動(dòng)力和成本。

隨著增加航空航天生產(chǎn)率的必要性的增加，特別是商業(yè)客機(jī)和下一代飛機(jī)計(jì)劃的計(jì)劃——所有這些計(jì)劃都可能包括越來(lái)越多的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，以及電動(dòng)垂直起降(eVTOL)飛機(jī)的興起——一股新的自動(dòng)化和數(shù)字工具浪潮正在興起，以在不影響可靠性的情況下為粘合緊固操作帶來(lái)可擴(kuò)展性和可重復(fù)性。

在既有的傳統(tǒng)方法基礎(chǔ)上進(jìn)行構(gòu)建

這一轉(zhuǎn)變的領(lǐng)導(dǎo)者之一是Click Bond(美國(guó)內(nèi)華達(dá)州卡森市)，這是一家由飛行員兼發(fā)明家查理·赫特(Charlie Hutter)于1987年創(chuàng)立的家族企業(yè)。Click Bond是一家全球供應(yīng)商，為航空航天、國(guó)防、海事和機(jī)動(dòng)市場(chǎng)提供粘合緊固件和安裝系統(tǒng)，最初是一種簡(jiǎn)單的箔片補(bǔ)丁，用于修復(fù)Hutter飛機(jī)上泄漏的鉚釘。

使用結(jié)構(gòu)粘合劑將Click Bond緊固件連接到基材上，消除了鉆入敏感復(fù)合材料的需要。

多年來(lái)，該公司的解決方案已在許多飛機(jī)項(xiàng)目中使用，并使行業(yè)中的主要負(fù)責(zé)人相信，粘合劑粘合更強(qiáng)、更輕、更快。Click Bond擁有包括螺柱、支架和電纜扎帶支架在內(nèi)的組合，設(shè)計(jì)了要粘合而不是鉚接的緊固件，由專(zhuān)利夾具系統(tǒng)提供支持，該系統(tǒng)確保可重復(fù)性和性能與傳統(tǒng)的固定板相當(dāng)—所有這些都不需要鉆孔。

Click Bond的重點(diǎn)一直是消除流程中的可變性。對(duì)于每個(gè)緊固件，一次性?shī)A具確保正確的壓力量和施加的粘合劑的精確量。此外，通過(guò)有效的現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)計(jì)劃和維修套件，該公司穩(wěn)步改善了各地技術(shù)人員的安裝，并擴(kuò)大了粘合劑粘合的市場(chǎng)。

Click Bond的高級(jí)產(chǎn)品應(yīng)用和戰(zhàn)略經(jīng)理比爾·佩雷斯（Bill Perez）表示：“我們能夠?qū)崿F(xiàn)與鉚接螺母板相同的性能特征，但我們能夠消除所有不必要的孔。”

該方法是復(fù)合材料氣動(dòng)結(jié)構(gòu)的理想選擇，因?yàn)殡m然復(fù)合材料提供了輕質(zhì)強(qiáng)度和設(shè)計(jì)靈活性，但機(jī)械緊固件的鉆孔可能會(huì)引入應(yīng)力集中、纖維損傷和潛在的長(zhǎng)期耐久性問(wèn)題。粘合緊固件通過(guò)直接粘合到復(fù)合材料表面來(lái)解決這些問(wèn)題，因此不會(huì)引入孔，這將使整個(gè)結(jié)構(gòu)面臨風(fēng)險(xiǎn)。如果處理得當(dāng)，這些粘合緊固件能夠匹配或超過(guò)鉆孔緊固件的強(qiáng)度。

然而，這個(gè)過(guò)程可能是時(shí)間和勞動(dòng)密集型的。傳統(tǒng)上，粘合緊固件的安裝是一個(gè)手動(dòng)過(guò)程。技術(shù)人員通過(guò)清潔、研磨和激活復(fù)合材料表面(通過(guò)使用等離子體、化學(xué)或機(jī)械處理來(lái)增加表面能)來(lái)制備復(fù)合材料表面；分配混合粘合劑；用夾具定位緊固件；并將其保持在壓力下，直到固化。為了適應(yīng)未來(lái)的需求，Click Bond正在投資自動(dòng)化和數(shù)字解決方案，開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化粘合過(guò)程每個(gè)階段的系統(tǒng)。

Click Bond的數(shù)字解決方案使用AR動(dòng)力耳機(jī)將3D放置模板投射到機(jī)身上。自動(dòng)化和擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)（XR）

佩雷斯說(shuō)：“目標(biāo)是確保每一條連接都完全一致，無(wú)論其是在第一天還是第1000天安裝，也無(wú)論是由技術(shù)人員A還是技術(shù)人員Z進(jìn)行安裝。”自動(dòng)化使我們能夠自信地快速擴(kuò)展連接固定技術(shù)。Click Bond正在利用數(shù)字工具來(lái)提高車(chē)間的效率。粘合緊固件的一個(gè)持續(xù)挑戰(zhàn)是在大型復(fù)合材料面板上精確定位緊固件，這一過(guò)程傳統(tǒng)上需要使用復(fù)雜的夾具和模板—這兩種夾具和模板都會(huì)增加時(shí)間和成本。該公司推出了一項(xiàng)名為“數(shù)字解決方案”的計(jì)劃，使用擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)(XR)平臺(tái)以數(shù)字方式指導(dǎo)緊固件放置。佩戴XR耳機(jī)的技術(shù)人員看到投射到結(jié)構(gòu)上的增強(qiáng)覆蓋物，指示每個(gè)緊固件應(yīng)粘合的確切位置。好處很明顯：

• 更快的安裝消除了布局步驟和物理模板。

• 實(shí)時(shí)檢查驗(yàn)證緊固件放置在公差范圍內(nèi)，精確到1毫米。

• 數(shù)字可追溯性自動(dòng)記錄安裝記錄，包括誰(shuí)放置了每個(gè)緊固件以及何時(shí)放置。

這一創(chuàng)新解決了關(guān)鍵的行業(yè)挑戰(zhàn)，如適應(yīng)設(shè)計(jì)變更的靈活性、最大限度地減少返工風(fēng)險(xiǎn)、克服勞動(dòng)力技能短缺和通過(guò)增強(qiáng)可追溯性管理產(chǎn)品復(fù)雜性。該方法還提供了直觀的3D程序和沉浸式體驗(yàn)，通過(guò)加快產(chǎn)品制造開(kāi)發(fā)、降低生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)和將復(fù)雜程序轉(zhuǎn)換為清晰的視覺(jué)步驟來(lái)轉(zhuǎn)換操作。其目的是通過(guò)工藝驗(yàn)證實(shí)現(xiàn)更高的首次質(zhì)量。此外，它還使員工能夠快速學(xué)習(xí)，參與數(shù)字第一代，并為再培訓(xùn)提供快速程序進(jìn)修。這些解決方案通過(guò)提供準(zhǔn)確的流程信息、捕獲專(zhuān)家知識(shí)和實(shí)現(xiàn)可追溯性的數(shù)字驗(yàn)證，進(jìn)一步確保了準(zhǔn)確性和合規(guī)性。

這個(gè)直觀的過(guò)程引入了驗(yàn)證和質(zhì)量控制，確保了更高的精度。

在Vertical Aerospace(英國(guó)布里斯托爾)的一項(xiàng)試點(diǎn)計(jì)劃中，Click Bond XR制導(dǎo)安裝的合并將組裝任務(wù)的預(yù)定3周減少到只有5天，消除了手動(dòng)測(cè)量以及創(chuàng)建和放置笨重的對(duì)準(zhǔn)模板。垂直航空航天公司還采用了Click Bond XR，用于粘合緊固件的位置和放置，這縮短了數(shù)千個(gè)組件的設(shè)置、安裝和驗(yàn)證時(shí)間，減少了數(shù)周的勞動(dòng)力和時(shí)間。

展望未來(lái)：創(chuàng)新與整合

下一代單通道(NGSA-Next-generation single-aisle)商用飛機(jī)計(jì)劃將需要供應(yīng)鏈，使其能夠每月生產(chǎn)多達(dá)100架飛機(jī)—這比每月58架A320和每月40架737的現(xiàn)狀有了很大的進(jìn)步。此外，隨著先進(jìn)空中機(jī)動(dòng)(AAM)飛機(jī)獲得資格并向商業(yè)化推進(jìn)，eVTOL制造商的目標(biāo)是比傳統(tǒng)航空航天更接近汽車(chē)制造業(yè)的費(fèi)率。

通過(guò)自動(dòng)化表面準(zhǔn)備和粘合劑應(yīng)用，Click Bond自動(dòng)粘合系統(tǒng)旨在減少安裝時(shí)間，提高一致性并提高操作員的安全性。

隨著復(fù)合材料深入主流航空航天結(jié)構(gòu)—從商業(yè)單通道飛機(jī)到垂直起降結(jié)構(gòu)—對(duì)保持結(jié)構(gòu)完整性同時(shí)支持高速生產(chǎn)的緊固方法的需求只會(huì)增加。

雖然Click Bond的產(chǎn)品和引導(dǎo)安裝獨(dú)立工作，并且不需要可靠，但其傳統(tǒng)技術(shù)與使用自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)展的完美匹配。該公司繼續(xù)通過(guò)研究和合作伙伴關(guān)系推動(dòng)粘合緊固件的邊界。

Click Bond繼續(xù)擴(kuò)大其科學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的一個(gè)例子是其最近收購(gòu)了Brighton Science(美國(guó)俄亥俄州辛辛那提市)，這是一家專(zhuān)門(mén)從事表面智能和粘附測(cè)量技術(shù)的公司。此次收購(gòu)旨在增強(qiáng)Click Bond在提供經(jīng)過(guò)科學(xué)驗(yàn)證的粘合解決方案方面的能力，提高各種行業(yè)的可靠性和可擴(kuò)展性。

該公司還在探索新的粘合劑配方、先進(jìn)的機(jī)器人平臺(tái)和數(shù)字工作流程的深度集成。未來(lái)的系統(tǒng)可能會(huì)結(jié)合機(jī)器視覺(jué)、人工智能驅(qū)動(dòng)的檢查和閉環(huán)反饋，以進(jìn)一步提高可靠性。此外，Click Bond正在與標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)和OEM合作，對(duì)粘合緊固做法進(jìn)行編纂，確保符合航空航天公司的嚴(yán)格認(rèn)證要求。

佩雷斯說(shuō)，該公司設(shè)想了全閉環(huán)集成，其中系統(tǒng)不僅指導(dǎo)安裝，還自我驗(yàn)證粘合劑固化，記錄粘合質(zhì)量指標(biāo)，并將數(shù)據(jù)輸入飛機(jī)結(jié)構(gòu)的數(shù)字孿生。

“這是全閉環(huán)集成的力量，”他指出。“我們?cè)O(shè)想將您當(dāng)前的所有流程、檢查報(bào)告、培訓(xùn)、驗(yàn)證、驗(yàn)證完全集成，然后將其反饋到數(shù)字化的一組文檔中，這些文檔將伴隨著機(jī)身的壽命。”

原文《Bonded fastening meets the digital factory》