對航空制造業的五大期待
航空基礎供應體系將發生巨變
過去的一年，得益于航空工業的強勁增長，航空鈦合金與碳纖維復合材料市場不斷走高。
2015年7月，美國鋁業（AA）公司在不到9個月的時間內，斥資約43.5億美元完成對英國福瑞盛、德國TITAL和美國RTI國際金屬公司的收購，迅速布局航空鈦合金以及3D打印市場。2015年8月，巴菲特宣布將以372億美元收購精密鑄件（PCC）公司，大舉進軍航空制造業。面對來自資本巨頭的競爭，美鋁（Alcoa）公司于9月做出分拆決定，加速向下游金屬服務和加工企業轉型，而該公司于2015年簽署的90億美元的在航空航天領域的中長期供貨的合同成為其轉型的關鍵。
2015年12月，比利時蘇威公司斥資55億美元完成對美國氰特公司的收購，坐上航空航天復合材料供應商的次席。受此影響，赫氏公司于2016年1月也把一年前只收購了一半的英國Formax公司全盤買下。此外，2015年7月和8月，加拿大Avcorp工業公司和英國Meggitt公司分別提出了對德國SGL旗下Hitco公司和英國科巴姆（Cobham）公司復合材料業務的收購，進一步攪動了碳纖維復合材料供應鏈。
新型客機、直升機、無人機和發動機從外觀來看已經難以找到鋁合金身影，隨著這些型號逐步進入全速批產，航空鈦合金與碳纖維復合材料用量還將繼續增長，這使得航空基礎供應體系的巨變成為板上釘釘的事情，其結果很有可能是處于航空材料供應鏈底端的四級供應商對行業的壟斷程度反超金字塔頂端的主承包商，甚至對未來產品研制的話語權產生重要影響。2016年及未來幾年，范圍更廣的整合、層次更深的重組，將成為航空制造逐漸告別鋁與鋼、走向鈦與碳的歷史轉變中的一個重要里程碑。
新材料將徹底改變金屬結構的制造
過去一年，航空制造中金屬與復合材料的斗爭還在繼續，新型鈹鋁合金、鈦鋁合金以及微晶格鎳磷合金和納米陶瓷鎂合金相繼問世。
IBC先進合金公司近凈成形鑄造的Beralcast材料在一定程度上降低了F-35的制造成本，該材料是一種鈹鋁合金，剛度是普通鋁合金的4倍，而重量則只有其1/5，并且材料和工藝的改進將使其生產零件的成本降低30%～40%。2015年3月，MTU發動機公司歷時7年開發出來的新型鈦鋁合金，結合了鎳金屬和陶瓷材料的優點，用于渦輪葉片設計，可比現有鎳合金組件輕一半，極大地優化渦輪盤的設計，實現發動機減重。波音公司于2015年10月展示了上輕的金屬結構，這一種微點陣結構的鎳磷合金由壁厚僅為100nm的中空管結構組成，重量僅為碳纖維的1/10，其體積壓縮50%之后也能完全恢復，因此具有超高的能量吸收能力。2016年1月，加州大學洛杉磯分校與雷神公司聯合創造出一種超強輕質結構金屬，材料主要由鎂組成，并在鎂中注入了密集且均勻分布的陶瓷碳化硅納米顆粒，具有極高的比強度和比模量，并且能夠量產。
新材料是航空制造發展與變革的基礎之一，上述四種新型合金中的前兩種即將大量用于F-35和齒輪傳動風扇（GTF）發動機；而后兩種則更具革命性，如果能夠應用于飛機制造，將徹底顛覆現有航空產品設計。2016年及未來幾年，新材料還將不斷涌現，它們也許很快就可以達到一定的技術成熟度和制造成熟度水平。
3D打印及非金屬發動機將更進一步
過去一年，發動機領域成為新技術應用的主戰場，這其中又以增材制造和陶瓷基復合材料（CMC）為主。
2015年2月，美國聯邦航空局(FAA)向GE90-94B發動機高壓壓氣機3D打印的T25傳感器頒發了適航證。此外，GE航空還在GEnx上試驗了增材制造的鈦鋁合金低壓渦輪葉片。普惠公司表示將采用增材制造技術來生產發動機的壓氣機靜子組件，這將是業界次采用增材制造技術生產這一部件；用增材制造的PW1500G發動機試驗部件，比用傳統工藝制造的部件提前15個月完成且減重高達50%。6月，羅羅公司通過與英國制造技術中心、謝菲爾德大學和ARCAM公司合作，利用增材制造生產了遄達XWB-97發動機的鈦合金前軸承，該組件直徑達1.5m，是有史以來大的民用航空發動機單個組件，而包含48個葉片的組件也采用增材制造技術生產。
波音采用3D預形件制成的試驗件壁板。
2015年，GE公司對CMC材料的F414發動機低壓渦輪葉片進行了試驗，驗證了其極強的耐高溫和耐久性能力，以及可廣泛用于自適應變循環發動機和下一代商用發動機的潛力。GE公司還在GEnx上試驗了將CMC材料用于燃燒室內襯的內外環、級高壓渦輪隔熱罩以及第二級高壓渦輪導向器。GE公司還計劃在美國本土建設碳化硅陶瓷纖維以及碳化硅陶瓷單向帶的工廠，前者已得到美國空軍的資金支持，目的是打破日本對該材料供應的壟斷。
2015年，有三件事情值得注意：一是澳大利亞聯邦輕金屬中心基于賽峰集團的設計，采用增材制造生產了兩臺噴氣發動機概念驗證機；二是NASA的格倫研究中心和蘭利研究中心攜手霍尼韋爾公司等正在進行“以增材制造實現非金屬燃氣渦輪發動機”的項目，除了生產出進氣道導流葉片、消聲蜂窩襯墊等樹脂基復合材料構件以外，還制造出了高壓渦輪噴嘴等碳化硅陶瓷基復合材料構件；三是弗勞恩霍夫研究所在整體葉盤增材制造研究的基礎上，提出了由增材制造轉向數字光學生產的“生產2.0”概念。
熱壓罐將被更多復合材料制造商拋棄
過去一年，盡管大型飛機部件制造商還在不停購置大型熱壓罐以滿足波音787和A350等飛機的制造，但同時已將研發的重點移向非熱壓罐材料與工藝。
2015年3月，NASA開始對“拉擠棒縫合高效組合結構”（PRSEUS）項目驗證件進行試驗，目標之一就是為未來翼身融合體（HWB）飛機的非圓柱形復合材料增壓艙室尋求創新的制造工藝，波音為此開發了低成本非彎曲織物預形件的可控大氣壓力樹脂注射（CAPRI）工藝。4月，俄羅斯聯合飛機制造公司旗下航空復合材料公司向伊爾庫特公司交付了MS-21飛機套非熱壓罐制造的復合材料翼盒，該飛機的機翼蒙皮也由非熱壓罐制造，非熱壓罐工藝在小型飛機上已經非常普遍，但在大型民用客機主承力結構上使用還是次。
A400M裝配中的增強現實技術。
同時，無需熱壓罐固化的熱塑性復合材料的受關注程度也越來越高，例如，空客一直在歐盟框架計劃下從事大型熱塑性復合材料主承力結構制造的研究。6月，龐巴迪公司與英國專業公司共同開發了一種新的熱塑性復合材料托架，適用于飛機機翼、翼盒的液壓托架，以及油箱的托架等，據稱可比金屬部件減重至少40%，將專用于龐巴迪C系列客機和公務機。11月，極光飛行科學公司公布了其研發的3D打印無人機，也是架由3D打印的噴氣動力飛機，飛機機體采用了熱塑性復合材料通過熔融沉積成型等工藝制造。
熱壓罐工藝從誕生之日起就伴隨著各種非熱壓罐工藝的競爭，隨著非熱壓罐工藝開始搶占飛機主承力結構制造領域，以及熱塑性復合材料的技術成熟、成本降低、甚至能夠制造主承力結構，熱壓罐工藝將受到更多的挑戰。2016年及未來幾年，熱壓罐雖然還會是大型飛機主承力結構制造的主流，但其生存空間將不斷被擠壓，更多復合材料制造商將從經濟性和交付周期的角度選擇非熱壓罐材料與工藝，這將在復合材料設計、制造與供應鏈領域掀起新的變革。
智能技術大舉進入飛機制造領域
過去一年多，一些制造商已經展示了飛機裝配向智能化邁進的過程。
極光飛行科學公司的3D打印無人機。
GKN公司在2014年完成的“結構技術成熟化”（STeM）項目基礎上，與龐巴迪、勢必銳（Spirit）、GE等合作伙伴，進一步完成“未來機翼結構使能制造技術的驗證與集成”（VIEWS）項目，研發有市場前途的機翼設計、制造和裝配技術，提升自動化和智能化水平。2015年7月，波音展示了“黑金剛石”項目，以推進基于計算機詳細模型的工程。在其計算機詳細模型中包含有每個部件的所有物理特性，并驗證將更多的自動化裝配技術融入復雜飛機結構制造中。2016年1月，波音獲得了一項“機身全自動化制造工廠”的，其中包括了可移動智能的概念：6個裝配單元將基于生產速度和訂單分派任務，通過運送物料的自動導向車控制工作流程和時間節點，一旦各就各位，可移動機器人將從等候區域進入裝配單元開始工作。
2015年5月，波音在其加油機裝配線演示了一個增強現實的平板電腦工具，機械師可以通過平板電腦的攝像頭看到現實中正在裝配的扭矩盒單元，并可以通過增強視景技術看到指導他工作的數字化指導書、虛擬的零件和指示箭頭。6月，Accenture公司向空客交付了一種可穿戴技術的產品，能夠幫助操作人員降低裝配客艙座椅的復雜度，節省完成任務的時間，目前該技術正在為A330客艙安裝進行工業化。此外，10月美國數字制造與設計創新機構（DMDII）公布“自動裝配規劃”和“機械裝配的自動公差分配”項目，兩者的研究成果被波音、洛克希德·馬丁等應用后，將進一步提升飛機裝配中的自動化和智能化水平。
基于實時原位建模仿真的自適應加工，裝配指令的自動化生成，基于先進測量和柔性、精益的自主化裝配，人與可移動機器人的協同工作，利用增強現實和智能可穿戴的設備提升工人的效率等，均為歐美航空制造商在智能化方面的主攻方向。2016年及未來幾年，隨著智能技術的不斷成熟，飛機制造領域將實現大規模應用和智能化提升，航空工業的博弈將從“賽博空間”開始就能夠分出勝負。
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過去的一年，得益于航空工業的強勁增長，航空鈦合金與碳纖維復合材料市場不斷走高。
2015年7月，美國鋁業（AA）公司在不到9個月的時間內，斥資約43.5億美元完成對英國福瑞盛、德國TITAL和美國RTI國際金屬公司的收購，迅速布局航空鈦合金以及3D打印市場。2015年8月，巴菲特宣布將以372億美元收購精密鑄件（PCC）公司，大舉進軍航空制造業。面對來自資本巨頭的競爭，美鋁（Alcoa）公司于9月做出分拆決定，加速向下游金屬服務和加工企業轉型，而該公司于2015年簽署的90億美元的在航空航天領域的中長期供貨的合同成為其轉型的關鍵。
2015年12月，比利時蘇威公司斥資55億美元完成對美國氰特公司的收購，坐上航空航天復合材料供應商的次席。受此影響，赫氏公司于2016年1月也把一年前只收購了一半的英國Formax公司全盤買下。此外，2015年7月和8月，加拿大Avcorp工業公司和英國Meggitt公司分別提出了對德國SGL旗下Hitco公司和英國科巴姆（Cobham）公司復合材料業務的收購，進一步攪動了碳纖維復合材料供應鏈。
新型客機、直升機、無人機和發動機從外觀來看已經難以找到鋁合金身影，隨著這些型號逐步進入全速批產，航空鈦合金與碳纖維復合材料用量還將繼續增長，這使得航空基礎供應體系的巨變成為板上釘釘的事情，其結果很有可能是處于航空材料供應鏈底端的四級供應商對行業的壟斷程度反超金字塔頂端的主承包商，甚至對未來產品研制的話語權產生重要影響。2016年及未來幾年，范圍更廣的整合、層次更深的重組，將成為航空制造逐漸告別鋁與鋼、走向鈦與碳的歷史轉變中的一個重要里程碑。
新材料將徹底改變金屬結構的制造
過去一年，航空制造中金屬與復合材料的斗爭還在繼續，新型鈹鋁合金、鈦鋁合金以及微晶格鎳磷合金和納米陶瓷鎂合金相繼問世。
IBC先進合金公司近凈成形鑄造的Beralcast材料在一定程度上降低了F-35的制造成本，該材料是一種鈹鋁合金，剛度是普通鋁合金的4倍，而重量則只有其1/5，并且材料和工藝的改進將使其生產零件的成本降低30%～40%。2015年3月，MTU發動機公司歷時7年開發出來的新型鈦鋁合金，結合了鎳金屬和陶瓷材料的優點，用于渦輪葉片設計，可比現有鎳合金組件輕一半，極大地優化渦輪盤的設計，實現發動機減重。波音公司于2015年10月展示了上輕的金屬結構，這一種微點陣結構的鎳磷合金由壁厚僅為100nm的中空管結構組成，重量僅為碳纖維的1/10，其體積壓縮50%之后也能完全恢復，因此具有超高的能量吸收能力。2016年1月，加州大學洛杉磯分校與雷神公司聯合創造出一種超強輕質結構金屬，材料主要由鎂組成，并在鎂中注入了密集且均勻分布的陶瓷碳化硅納米顆粒，具有極高的比強度和比模量，并且能夠量產。
新材料是航空制造發展與變革的基礎之一，上述四種新型合金中的前兩種即將大量用于F-35和齒輪傳動風扇（GTF）發動機；而后兩種則更具革命性，如果能夠應用于飛機制造，將徹底顛覆現有航空產品設計。2016年及未來幾年，新材料還將不斷涌現，它們也許很快就可以達到一定的技術成熟度和制造成熟度水平。
3D打印及非金屬發動機將更進一步
過去一年，發動機領域成為新技術應用的主戰場，這其中又以增材制造和陶瓷基復合材料（CMC）為主。
2015年2月，美國聯邦航空局(FAA)向GE90-94B發動機高壓壓氣機3D打印的T25傳感器頒發了適航證。此外，GE航空還在GEnx上試驗了增材制造的鈦鋁合金低壓渦輪葉片。普惠公司表示將采用增材制造技術來生產發動機的壓氣機靜子組件，這將是業界次采用增材制造技術生產這一部件；用增材制造的PW1500G發動機試驗部件，比用傳統工藝制造的部件提前15個月完成且減重高達50%。6月，羅羅公司通過與英國制造技術中心、謝菲爾德大學和ARCAM公司合作，利用增材制造生產了遄達XWB-97發動機的鈦合金前軸承，該組件直徑達1.5m，是有史以來大的民用航空發動機單個組件，而包含48個葉片的組件也采用增材制造技術生產。
波音采用3D預形件制成的試驗件壁板。
2015年，GE公司對CMC材料的F414發動機低壓渦輪葉片進行了試驗，驗證了其極強的耐高溫和耐久性能力，以及可廣泛用于自適應變循環發動機和下一代商用發動機的潛力。GE公司還在GEnx上試驗了將CMC材料用于燃燒室內襯的內外環、級高壓渦輪隔熱罩以及第二級高壓渦輪導向器。GE公司還計劃在美國本土建設碳化硅陶瓷纖維以及碳化硅陶瓷單向帶的工廠，前者已得到美國空軍的資金支持，目的是打破日本對該材料供應的壟斷。
2015年，有三件事情值得注意：一是澳大利亞聯邦輕金屬中心基于賽峰集團的設計，采用增材制造生產了兩臺噴氣發動機概念驗證機；二是NASA的格倫研究中心和蘭利研究中心攜手霍尼韋爾公司等正在進行“以增材制造實現非金屬燃氣渦輪發動機”的項目，除了生產出進氣道導流葉片、消聲蜂窩襯墊等樹脂基復合材料構件以外，還制造出了高壓渦輪噴嘴等碳化硅陶瓷基復合材料構件；三是弗勞恩霍夫研究所在整體葉盤增材制造研究的基礎上，提出了由增材制造轉向數字光學生產的“生產2.0”概念。
熱壓罐將被更多復合材料制造商拋棄
過去一年，盡管大型飛機部件制造商還在不停購置大型熱壓罐以滿足波音787和A350等飛機的制造，但同時已將研發的重點移向非熱壓罐材料與工藝。
2015年3月，NASA開始對“拉擠棒縫合高效組合結構”（PRSEUS）項目驗證件進行試驗，目標之一就是為未來翼身融合體（HWB）飛機的非圓柱形復合材料增壓艙室尋求創新的制造工藝，波音為此開發了低成本非彎曲織物預形件的可控大氣壓力樹脂注射（CAPRI）工藝。4月，俄羅斯聯合飛機制造公司旗下航空復合材料公司向伊爾庫特公司交付了MS-21飛機套非熱壓罐制造的復合材料翼盒，該飛機的機翼蒙皮也由非熱壓罐制造，非熱壓罐工藝在小型飛機上已經非常普遍，但在大型民用客機主承力結構上使用還是次。
A400M裝配中的增強現實技術。
同時，無需熱壓罐固化的熱塑性復合材料的受關注程度也越來越高，例如，空客一直在歐盟框架計劃下從事大型熱塑性復合材料主承力結構制造的研究。6月，龐巴迪公司與英國專業公司共同開發了一種新的熱塑性復合材料托架，適用于飛機機翼、翼盒的液壓托架，以及油箱的托架等，據稱可比金屬部件減重至少40%，將專用于龐巴迪C系列客機和公務機。11月，極光飛行科學公司公布了其研發的3D打印無人機，也是架由3D打印的噴氣動力飛機，飛機機體采用了熱塑性復合材料通過熔融沉積成型等工藝制造。
熱壓罐工藝從誕生之日起就伴隨著各種非熱壓罐工藝的競爭，隨著非熱壓罐工藝開始搶占飛機主承力結構制造領域，以及熱塑性復合材料的技術成熟、成本降低、甚至能夠制造主承力結構，熱壓罐工藝將受到更多的挑戰。2016年及未來幾年，熱壓罐雖然還會是大型飛機主承力結構制造的主流，但其生存空間將不斷被擠壓，更多復合材料制造商將從經濟性和交付周期的角度選擇非熱壓罐材料與工藝，這將在復合材料設計、制造與供應鏈領域掀起新的變革。
智能技術大舉進入飛機制造領域
過去一年多，一些制造商已經展示了飛機裝配向智能化邁進的過程。
極光飛行科學公司的3D打印無人機。
GKN公司在2014年完成的“結構技術成熟化”（STeM）項目基礎上，與龐巴迪、勢必銳（Spirit）、GE等合作伙伴，進一步完成“未來機翼結構使能制造技術的驗證與集成”（VIEWS）項目，研發有市場前途的機翼設計、制造和裝配技術，提升自動化和智能化水平。2015年7月，波音展示了“黑金剛石”項目，以推進基于計算機詳細模型的工程。在其計算機詳細模型中包含有每個部件的所有物理特性，并驗證將更多的自動化裝配技術融入復雜飛機結構制造中。2016年1月，波音獲得了一項“機身全自動化制造工廠”的，其中包括了可移動智能的概念：6個裝配單元將基于生產速度和訂單分派任務，通過運送物料的自動導向車控制工作流程和時間節點，一旦各就各位，可移動機器人將從等候區域進入裝配單元開始工作。
2015年5月，波音在其加油機裝配線演示了一個增強現實的平板電腦工具，機械師可以通過平板電腦的攝像頭看到現實中正在裝配的扭矩盒單元，并可以通過增強視景技術看到指導他工作的數字化指導書、虛擬的零件和指示箭頭。6月，Accenture公司向空客交付了一種可穿戴技術的產品，能夠幫助操作人員降低裝配客艙座椅的復雜度，節省完成任務的時間，目前該技術正在為A330客艙安裝進行工業化。此外，10月美國數字制造與設計創新機構（DMDII）公布“自動裝配規劃”和“機械裝配的自動公差分配”項目，兩者的研究成果被波音、洛克希德·馬丁等應用后，將進一步提升飛機裝配中的自動化和智能化水平。
基于實時原位建模仿真的自適應加工，裝配指令的自動化生成，基于先進測量和柔性、精益的自主化裝配，人與可移動機器人的協同工作，利用增強現實和智能可穿戴的設備提升工人的效率等，均為歐美航空制造商在智能化方面的主攻方向。2016年及未來幾年，隨著智能技術的不斷成熟，飛機制造領域將實現大規模應用和智能化提升，航空工業的博弈將從“賽博空間”開始就能夠分出勝負。
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