現場參觀為您提供了伊比利亞半島航空航天複合材料行業的難得一瞥，特别關注空客在Illescas（伊利塞斯卡）的制造工作。
西班牙Illescas（伊利塞斯卡）的鳥瞰圖顯示了前景中古老的尖頂白屋頂空中客車設施，後面是新的A350項目建築（平頂）。在航拍照片的左上角，相鄰的Aernnova （阿恩諾瓦）工廠（上圖）靠後。
Aernnova（阿恩諾瓦）工廠。
在FIDAMC 工作室，該工廠的MTorres 鋪絲機将纖維放置在一個平坦的垂直模具上，以展示機頭的速度和精度。
FIDAMC的ATL機器具有生産能力，具有較大的工作範圍和較高的龍門架。
Aernnova（阿恩諾瓦）安裝了一台MTorres ATL機器，靠近疊層工作台和相鄰的熱壓機，用于生産尾翼長桁零件。
在空中客車公司的Illescas A350機翼下蒙皮工廠，一台MTorres ATL機器正在為一個零件鋪設材料。
已經固化的A350 機翼壁闆在其固定裝置中進行自動無損檢測。
盡管提到西班牙可能會讓人聯想到陽光、橄榄林、 小吃和裡奧哈葡萄酒，但它也應該讓人想起一個繁榮的先進材料和航空航天制造中心。根據 2009 年由歐盟委員會資助、荷蘭鹿特丹 Ecorys 編制的一項關于歐洲航空航天業的研究，該國航空航天部門在2001 年至2008年間每年增長12.5%，到那時雇傭了15000多名員工。同 年成立的西班牙貿易集團TEDAE（Asociación Española de Empresas Tecnológicas de Defensa，Aeronáutica y Espacio） 擁有70多家成員公司，總營業額為80億歐元（112 億 美元）。在研發投資強勁的推動下，西班牙的航空航天仍在上升。
提前起飛
與許多其他國家一樣，1900年左右，西班牙迎來了航空時代，産生了巨大的興趣和許多創業努力。西班牙最早的航空企業之一，如今已成為西班牙航空業的基石 之一。據報道，何塞·奧爾蒂斯·德·埃沙烏格（JoséOrtiz de Echaugue）是第一位駕駛軍用飛機的西班牙人，他和 幾位同僚于1923年成立了 Sociedad Anónima 航空公司 （CASA）。CASA在馬德裡附近的赫塔菲建造了一家生 産廠，用于制造軍用飛機，最著名的可能是其C212 Aviocar高翼短距起降（STOL-short takeoff and landing）輕型運輸機，這種飛機至今仍在生産。
CASA 在第二次世界大戰期間和之後生産軍用飛機和部件，其中許多是根據其他原始裝置制造商的許可協定生産的。20 世紀 60 年代中期，歐洲飛機公司及其 政府開始探索一項合作協定，以生産能夠與美國波音公 司、麥道公司和洛克希德公司制造的商用飛機運輸工具 競争的商用飛機。結果是空中客車工業公司成立于 1970 年 12 月 18 日，是一個經濟集團（經濟利益集團），生 産工作在法國、德國和英國之間公平配置設定。1971年10月，CASA加入了這個集團，擁有空中客車工業公司 4.2% 的股份。2000年，随着空中客車 A300 和随後的飛機型 号的開發，CASA與戴姆勒克萊斯勒航空航天公司和 Aerospatiale Matra 一起成為EADS（歐洲航空防務與航 天公司）的創始合作夥伴之一。EADS 擁有空中客車公 司和其他實體，包括歐洲直升機公司和太空發射公司 Astrium。
作為西班牙航空航天制造業的核心，EADS CASA 已發展成為空中客車公司、歐洲直升機公司、歐洲戰鬥機公司和其他公司的主要項目部件供應商，這些公司位于馬德裡、托萊多、塞維利亞和加的斯，重點關注複合材料。它的成功催生了一大批擁有複合材料專業知識的小型一級和二級零件制造商，包括Aernnova composites （Vitoria-維多利亞）、Sener（Madrid-馬德裡）、SACESA（Seville-塞維利亞）和TECNALIA（San Sebastián-聖塞巴斯蒂安）。
複合材料制造活動分布在全國各地。例如，空中客車軍用 A400M 的總裝在塞維利亞（Seville）附近的聖巴勃羅（San Pablo）進行，托萊多（Toledo）是空中客車先進複合材料中心的所在地。HPC 有機會參觀了馬德裡附 近的地區，參觀了三個關鍵設施：FIDAMC（其西班牙語名稱的首字母縮寫，英文翻譯為複合材料研究開發和應用基金會）、位于伊萊斯卡斯（Illescas）的空中客車設施和鄰近的阿恩諾瓦（Aernnova）複合材料廠。
參觀 1：區域研究中心
FIDAMC 位于馬德裡南部的一個被稱為南部技術區的綠地地區，靠近赫塔菲和伊萊斯卡斯，是一個世界級的研發設施。該基金會于 2009 年竣工，擁有超過5500 平方米/59200平方英尺的辦公室、實驗室和工廠中的房間空間， 由西班牙工業、旅遊和貿易部、馬德裡地區政府和 EADS 共同建造。
2006年3月簽署的一項繼續開展該基金會的協定， 是西班牙政府相信航空航天部門的戰略重要性以及需要一個研究複合材料工業應用的卓越中心的結果。FIDAMC總幹事 Jacinto Tortosa Lozano 表示，最初用于 建築和裝置的資金總額為2600萬歐元（3700 萬美元）， 由 EADS、西班牙政府工業技術發展中心（CDTI）和馬 德裡地區政府提供。他說：“我們的目标是通過與包括 我們的大學在内的全國各地的組織進行技術轉讓，增強和鞏固西班牙在複合材料領域的領先地位。” 。“我們 的主要戰略目标之一是大幅降低複合材料零件的成本。” 洛紮諾補充道，FIDAMC 開發的創新不歸基金會所有， 但它們通過與參與的航空航天公司簽訂的保密協定受 到保護，這些公司包括空中客車軍事公司、空中客車SAS公司、歐洲直升機公司和其他公司。
MTorres（西班牙潘普洛納）的大客戶經理加西亞表示，盡管最近的金融危機拖累了該中心的發展勢頭，但到目前為止，已經安裝了一系列令人印象深刻的自動化 裝置。“這是一個緩慢的開始，但它正在成長，”他指出。“空客飛機的幾個資格認證項目正在進行中，這是 一個測試新的複合材料概念的機會。我們可以自己使用 這些機器進行産品開發，FIDAMC 允許成員公司有時間 在機器上測試材料和概念。”
迄今為止安裝的機器包括TORRESFIBERLAYUP 自動鋪絲（AFP）機器和工作站，帶有24絲束鋪設頭，使用 0.125 英寸/2.2 毫米的狹縫膠帶，在研發環境中生 産輪廓零件時具有最大的靈活性（生産中通常會使用更 寬的膠帶）。在設施參觀期間，該頭被配置為将纖維鋪 設在平坦、垂直定向的金屬工具上，以高速鋪設絲束， 據報道，在一個方向上為 60m/195 英尺/分鐘，然後在 傳回路徑上旋轉 180°，同時頭上的加熱輥鞏固每個預浸料層。加西亞解釋說，頭部設計防止了絲束在旋轉和鋪放過程中互相幹擾。他補充道，碳材料由赫氏（Hexcel- 西班牙 Illescas 和康涅狄格州斯坦福德）免費提供，以換取他們使用機器測試預浸料坯産品。
大型工作站配置有主軸箱、尾架和用于多種工具設定的移動平台，其主要功能包括聚酯預浸料背襯帶的拉 緊系統。該系統将膠帶切碎，然後将其吹入單獨的收集 室進行回收。加西亞指出，從冷卻的預浸料筒子架區域 到機頭的絲束引導系統設計用于非常低的摩擦，以最大 限度地減少碳纖維與機器零件的任何接觸，并防止起毛。TORFIBER 是該公司的模拟軟體，允許設計者在計算機 的後處理器生成 CNC 程式之前，在 CATIA 環境中模拟 和分析零件程式。MTorres 的 AFP 産品經理馬努·莫蒂 爾瓦（Manu Motilva）表示，該公司正在與 FIDAMC 合 作開發一種新型的雷射加熱熱塑性鋪設頭。新機頭應于2012 年年中安裝在機器上，用于熱塑性複合材料零件的 試驗。
在巨大廠房的另一端是一台 TORRESLAYUP 11 軸 高速龍門式自動鋪帶機，其工作包線非常大，長 12.5 米， 寬 5.4 米（40.6 英尺，寬 17.6 英尺）。加西亞表示，該 機器具有行業内最高的壓實能力，無需頻繁的裝袋/卸 料步驟。
該 ATL 可鋪設寬達12 英寸/300 毫米的狹縫膠帶， 專為快速生産平坦至中等輪廓的零件而設計。兩個超聲 波刀在操作過程中切割預浸料坯，機頭還具有内置的膠 帶缺陷檢測系統。
毗鄰的一個大型工廠中的房間配備了 Dalkia EspañA（西班牙 馬德裡）制造的直徑 6m 的熱壓罐，以及一個較小的熱 壓罐和一個步入式烤箱。安裝在同一空間的是由 Tecnatom（西班牙馬德裡）制造的龍門式無損檢測（NDI） C 掃描池，Tecnatom 是一家知名的行業供應商。FIDAMC 表示，單通道相控陣機器隻是一個開始，該公司計劃随 着中心工作的開展而安裝額外的 NDI 功能。
參觀行程還包括一個裝置齊全的材料實驗室、設計空間和舒适的會議室，巨大的窗戶可以俯瞰戶外花園中 的古橄榄樹。
洛紮諾表示，FIDAMC 的裝置最終将支援零件生産， 并報告稱，随着工作的增加，該工廠已經在增加員工。當被問及熱塑性複合材料是否是西班牙航空航天的未 來時，他反駁道：“這不是關鍵的問題。重要的是，無論材料是什麼，我們都要加快步伐，進行創新——我們 需要考慮制造成本和時間都不那麼高的新型複合材料。改善和發展該行業的壓力很大。”
參觀 2：頂級一級供應商
就在 HPC 到訪前兩個月，Aernnova Composites 閃 亮的 33000 ㎡新工廠正式開業，毗鄰 HPC 第三個參觀 目的地的背面，這是一家制造 A350 XWB 客機下翼蒙皮 的大型空中客車工廠。Aernnova Composites 始于 1986 年， 是 CASA 的一家從制造到列印的分包商，但現在它是 Aernnov Aerospace 的複合材料業務部門，也是西班牙最 大的一級結構航空航天制造商，在西班牙經營着四家複 合材料廠，另一家在大西洋彼岸的墨西哥正在建設中。其位于 Illescas 的最先進的新工廠使用精益自動化制造 技術為許多項目生産零件，負責其建設的何塞·安東尼 奧·維拉雷斯（Jose Antonio Villares）說：“我們在航空航天碳纖維結構方面的經驗豐富，跨度超過 25 年。” 。
事實上，Aernnova 的複合材料客戶名單包括空客（商用和軍用）、巴西航空工業公司、龐巴迪、西科斯基、歐 洲直升機公司、歐洲戰鬥機、阿萊尼亞、阿古斯塔·韋 斯特蘭和 EADS Sogerma。零件種類繁多，從尾翼、水準 尾翼、方向舵和升降舵，到前緣和後緣以及艙門，通過手工疊放和自動方式（如 ATL）進行處理。還為工業客戶生産零件，包括總部位于馬德裡的 Talgo 和龐巴迪（加拿大魁北克省蒙特利爾市）的列車内部零件和纖維纏繞碳纖維輥。憑借 ISO9001、ISO14001和 Nadcap 認證， 該公司是一家重要的國際公司，也是空客 A350 XWB 的 風險分擔合作夥伴。
參 觀 期 間 安 裝 并 運 行 了 兩 台MTorres TORRESLAYUP機器。随着生産需求的增加，最終将有四家公司加入。維拉雷斯指出，其中一個龍門式 ATL 配 置 有 兩 個 工 作 區 ， 一 個 工 作 區有一個包含TORRESPANEX 超音波切割機的平闆，另一個用于直 接放置在工具上。有了這種設定，可以為桁條、蒙皮、 加強筋、肋或翼梁定制，機器可以同時執行兩項單獨的任務，大大提高了生産效率。
按照參觀過程中的設定，ATL 鋪放頭快速将桁條材 料鋪在平闆上，機器在幾秒鐘内将鋪好的材料送到切割機上，切割機從綠色層壓闆坯料中切割出桁條形狀。桁 條随後在熱成型機中成型，這是三個最終安裝并與鋁制工具一起使用的桁條之一。維拉雷斯指出，熱壓位置有兩個工作台。“勞工可以在一張桌子上準備工具和層壓 材料，”他說，“而另一張桌子則參與熱成型過程，以 最大限度地提高機器的生産力。”
來自 Lectra（法國巴黎）的另一台平面切割機在潔 淨室切割寬幅貨物。維拉雷斯說，安裝了三台熱壓罐中 的第一台，這是一個由 Olmar（西班牙吉翁）制造的直 徑為 5 米的容器，不久的将來還會有兩台。GE Inspection Technologies LP（賓夕法尼亞州劉易斯頓）提供的一個相控陣脈沖回波NDI站也用于零件檢查。
大部分大型制造空間都被大量的工具和模具所占據，其中大部分是由因瓦合金制成的，用于制造各種各樣的零件，包括 A350 XWB 的舵、水準尾翼和升降舵， 以及龐巴迪 C 系列中央翼盒的子元件等。在參觀過程中， 勞工們正在組裝 A350 球面框，将其分為兩部分（前部 和後部）進行分層和固化。維拉雷斯指出：“我們在這 裡不進行後期零件修剪。” 。“這是 DeltaIllescas 在我們附近的一棟大樓裡完成的。”
新工廠将為該地區創造至少500個技術性工作崗位， 維拉雷斯期待着未來的擴張。“卡斯蒂利亞-拉曼恰地 區是西班牙五個以航空航天業為重點的自治區之一。在我們政府的支援下，我們緻力于發展精益複合材料制造 專業知識。”
參觀 3：照亮 Illescas（伊利塞斯卡）
空中客車公司負責機械和自動化裝置的何塞·曼努 埃爾·桑托斯·戈麥斯（JoséManuel Santos-Gómez）表示：“這是我們制造困難複合材料零件的地方。“Illescas 是 空客先進碳複合材料零件的卓越中心，”他強調，“我 們在這裡生産大型複雜的形狀。”
Illescas 最初的 59000 ㎡工廠成立于 1989 年，為所 有空客型号生産水準尾翼部件，現已發展到107000 ㎡， 為空客 A330/340、A320、A380、A350 和歐洲台風戰鬥 機生産部件。緊鄰原工廠，一座建立築容納A350 XWB下翼蒙皮制造工作。該工廠的 500 多名員工使用精益制 造實踐，在空中客車公司完成的複合材料工作中占很大比例。
人們非常重視自動化，精益主題不僅适用于零件制 造，還适用于工具、零件和材料處理，例如，使用自動化工具車和輸送系統。桑托斯-戈梅斯（Santos-Gómez） 說：“手工鋪放和手工勞動對生産率不再有效。” 。“在 某些情況下，我們的機器四班倒，基本上全天候運作， 以最大限度地提高産量。”而且所涉及的機器數量也并 非微不足道。它們由許多供應商制造，具有不同的使用 年限，包括 ATL 和 AFP 機器。A350 項目還有更多訂單。所有的機器，再加上多台熱壓罐，全天候忙碌着。也在 使用自動修剪/切割系統，包括用于模具後零件精加工 的噴水切割單元。還安裝了幾個自動 NDI 單元。
在工廠的舊部分，ATL和AFP機器使用赫氏（Hexcel） 在其位于 Illescas 的附近工廠制造的碳/環氧預浸料生産 A330/340、A320 和 A380 的尾翼部件。桑托斯-戈梅斯指 出，當材料堆放在機器工作包線一端的因瓦工具中時， 勞工們正在準備另一個工具在另一端進行堆放，以最大 限度地減少轉換停機時間。由于大多數零件都涉及加勁 桁條或肋，是以使用自動橋式起重機将加勁工具從倉庫 （地闆上方的貨架中）中移出，并向下移動到工廠中的房間地闆 進行堆放。然後，同一系統将疊層的工具輸送到熱蓋布 成型機。空中客車公司 Illescas 設計的“轉向架”裝置懸 挂在天花闆上，就像一個帶縱向槽的桶，直徑約為 1.8 米，長約為 6.1 米。支架将成型（但未固化）的加強筋按正确的疊層順序固定在工作台上方的槽中。當它旋轉 時，它将加強筋沉積在工作表面的分層零件蒙皮上，大 大縮短了組裝時間。然後将放置好的加強筋裝袋并與蒙皮共同固化，進而消除了固化後的粘合步驟。作為該公 司精益和環保制造的一部分，疊層技術人員在大部分加 工過程中使用可重複使用的矽膠袋，大大減少了耗材的使用。
A350 的第 19 段，即機身尾錐，是在原建築的新區 域使用專用熱壓罐生産的。在尾錐工藝中，一系列“Ω” 桁條（形狀像希臘字母“Ω”，具有梯形輪廓）由MTorres ATL 機器生産，該機器一端配置有上置頭，另一端配置有自動超音波切割頭。ATL 頭快速鋪設一組桁條的材料， 嵌套以減少浪費，形成預浸料“毯子”。幾秒鐘内，輸 送機将毯子運送到切割機，切割機将其切割并修整成最 終的桁條形狀。刀頭和刀具同時工作，顯著提高了 ATL 的生産率。切割好的桁條被手動搬運到配備有适當工具 的金屬沖壓機上。然後将零件成型并放置在第 19 段鋁 芯軸工具圓周周圍的縱向凹槽中，使桁條與工具表面齊 平。橡膠插入件放置在每個桁條的中空“帽”内，以施 加強結壓力，并将其裝袋并真空固結。然後，MAG 辛辛那提（肯塔基州希伯倫）AFP 機器自動将蒙皮鋪在準 備好的桁條上，整個零件被裝袋并一次性固化。
固化和脫模後，零件被轉移到修整機進行加工，然 後轉移到自動 NDI 機進行檢查，然後準備運往空客的 總裝地點，包括附近的赫塔菲；法國圖盧茲；以及德國 漢堡。桑托斯-戈梅斯說：“我們在這裡有巨大的靈活性， 可以适應各種不同複合材料零件的制造。”
然而，該設施的核心是其新的 A350 下翼壁闆生産大樓。桑托斯-戈梅斯表示，這片巨大的空間（18000 ㎡） 投資超過 4.5 億歐元（6.37 億美元），旨在實作近 100% 的自動化制造流程。“這個機翼下蒙皮相當複雜，厚度 在 6 毫米[0.2 英寸]到 30 毫米[1.15 英寸]之間。”
專門設計的自動化推車将由Coast Composites 股份 有限公司（加利福尼亞州歐文市）制造的殷鋼制成的機 翼蒙皮工具運送到大樓一端的一個 ATL 工作站-空間可 容納八個工位，但在 HPC 通路時，一個正在運作，另一 個正在準備中。ATL 機器是 TORRESLAYUP 單元。35 米/115 英尺長的蒙皮鋪好後，在 Dalkia España 制造的巨大熱壓罐中進行固化。
機翼桁條生産同時在廠房的另一側進行，廠房由大量桁條工具、熱壓機、MTorres AFP機器和高架龍門運輸系統主導。莫蒂爾瓦說，AFP 機器根據最大限度減少 浪費的CNC嵌套計劃，快速鋪設纖維束，形成二維接 近淨形狀的複雜桁條（其中最長的為35米/115英尺長）。“我們可以為每個桁條節省一小部分碳預浸料，但乘以 每個機翼蒙皮的 25 個桁條，每月13架飛機，廢料的減 少是顯著的，并顯著降低了桁條的整體成本。”具有拾 取和放置功能的大型移動龍門架系統，可以自動将每個層疊的桁條運輸到其指定的工具，将工具從熱壓機上取下，然後将成型的桁條移動到固化的機翼蒙皮上進行應用。據空中客車公司稱，按照該工廠的最高生産率，自動化機翼蒙皮生産過程每年将使用超過 800 公噸（180 萬磅）的碳纖維。
在桁條被施加到機翼蒙皮上并裝袋後，機翼蒙皮被再次固化，然後被移動到精加工間，在那裡，Flow International Corp.（Kent，Washington）的噴水系統進行 必要的修整，同時機翼蒙皮被固定在一個獨特的固定裝置中。桑托斯-戈梅斯說，接下來的 NDI 步驟是一次性完成的，因為他所說的執行檢查掃描的“更好的方法” 顯著提高了掃描速度。在準備運輸到英國進行組裝之前， 額外的隔間處理最終檢查（以及任何外觀維修）和塗裝。
桑托斯-戈梅斯（Santos-Gómez）總結道：“我相信這可能是世界上最大的專用複合材料制造廠，當然也是最自動化。
原文見，《 The Plane in Spain 》2012.1.2
楊超凡 2024.6.27