现场参观为您提供了伊比利亚半岛航空航天复合材料行业的难得一瞥，特别关注空客在Illescas（伊利塞斯卡）的制造工作。
西班牙Illescas（伊利塞斯卡）的鸟瞰图显示了前景中古老的尖顶白屋顶空中客车设施，后面是新的A350项目建筑（平顶）。在航拍照片的左上角，相邻的Aernnova （阿恩诺瓦）工厂（上图）靠后。
Aernnova（阿恩诺瓦）工厂。
在FIDAMC 工作室，该工厂的MTorres 铺丝机将纤维放置在一个平坦的垂直模具上，以展示机头的速度和精度。
FIDAMC的ATL机器具有生产能力，具有较大的工作范围和较高的龙门架。
Aernnova（阿恩诺瓦）安装了一台MTorres ATL机器，靠近叠层工作台和相邻的热压机，用于生产尾翼长桁零件。
在空中客车公司的Illescas A350机翼下蒙皮工厂，一台MTorres ATL机器正在为一个零件铺设材料。
已经固化的A350 机翼壁板在其固定装置中进行自动无损检测。
尽管提到西班牙可能会让人联想到阳光、橄榄林、 小吃和里奥哈葡萄酒，但它也应该让人想起一个繁荣的先进材料和航空航天制造中心。根据 2009 年由欧盟委员会资助、荷兰鹿特丹 Ecorys 编制的一项关于欧洲航空航天业的研究，该国航空航天部门在2001 年至2008年间每年增长12.5%，到那时雇佣了15000多名员工。同 年成立的西班牙贸易集团TEDAE（Asociación Española de Empresas Tecnológicas de Defensa，Aeronáutica y Espacio） 拥有70多家成员公司，总营业额为80亿欧元（112 亿 美元）。在研发投资强劲的推动下，西班牙的航空航天仍在上升。
提前起飞
与许多其他国家一样，1900年左右，西班牙迎来了航空时代，产生了巨大的兴趣和许多创业努力。西班牙最早的航空企业之一，如今已成为西班牙航空业的基石 之一。据报道，何塞·奥尔蒂斯·德·埃沙乌格（JoséOrtiz de Echaugue）是第一位驾驶军用飞机的西班牙人，他和 几位同事于1923年成立了 Sociedad Anónima 航空公司 （CASA）。CASA在马德里附近的赫塔菲建造了一家生 产厂，用于制造军用飞机，最著名的可能是其C212 Aviocar高翼短距起降（STOL-short takeoff and landing）轻型运输机，这种飞机至今仍在生产。
CASA 在第二次世界大战期间和之后生产军用飞机和部件，其中许多是根据其他原始设备制造商的许可协议生产的。20 世纪 60 年代中期，欧洲飞机公司及其 政府开始探索一项合作协议，以生产能够与美国波音公 司、麦道公司和洛克希德公司制造的商用飞机运输工具 竞争的商用飞机。结果是空中客车工业公司成立于 1970 年 12 月 18 日，是一个经济集团（经济利益集团），生 产工作在法国、德国和英国之间公平分配。1971年10月，CASA加入了这个集团，拥有空中客车工业公司 4.2% 的股份。2000年，随着空中客车 A300 和随后的飞机型 号的开发，CASA与戴姆勒克莱斯勒航空航天公司和 Aerospatiale Matra 一起成为EADS（欧洲航空防务与航 天公司）的创始合作伙伴之一。EADS 拥有空中客车公 司和其他实体，包括欧洲直升机公司和太空发射公司 Astrium。
作为西班牙航空航天制造业的核心，EADS CASA 已发展成为空中客车公司、欧洲直升机公司、欧洲战斗机公司和其他公司的主要项目部件供应商，这些公司位于马德里、托莱多、塞维利亚和加的斯，重点关注复合材料。它的成功催生了一大批拥有复合材料专业知识的小型一级和二级零件制造商，包括Aernnova composites （Vitoria-维多利亚）、Sener（Madrid-马德里）、SACESA（Seville-塞维利亚）和TECNALIA（San Sebastián-圣塞巴斯蒂安）。
复合材料制造活动分布在全国各地。例如，空中客车军用 A400M 的总装在塞维利亚（Seville）附近的圣巴勃罗（San Pablo）进行，托莱多（Toledo）是空中客车先进复合材料中心的所在地。HPC 有机会参观了马德里附 近的地区，参观了三个关键设施：FIDAMC（其西班牙语名称的首字母缩写，英文翻译为复合材料研究开发和应用基金会）、位于伊莱斯卡斯（Illescas）的空中客车设施和邻近的阿恩诺瓦（Aernnova）复合材料厂。
参观 1：区域研究中心
FIDAMC 位于马德里南部的一个被称为南部技术区的绿地地区，靠近赫塔菲和伊莱斯卡斯，是一个世界级的研发设施。该基金会于 2009 年竣工，拥有超过5500 平方米/59200平方英尺的办公室、实验室和车间空间， 由西班牙工业、旅游和贸易部、马德里地区政府和 EADS 共同建造。
2006年3月签署的一项继续开展该基金会的协议， 是西班牙政府相信航空航天部门的战略重要性以及需要一个研究复合材料工业应用的卓越中心的结果。FIDAMC总干事 Jacinto Tortosa Lozano 表示，最初用于 建筑和设备的资金总额为2600万欧元（3700 万美元）， 由 EADS、西班牙政府工业技术发展中心（CDTI）和马 德里地区政府提供。他说：“我们的目标是通过与包括 我们的大学在内的全国各地的组织进行技术转让，增强和巩固西班牙在复合材料领域的领先地位。” 。“我们 的主要战略目标之一是大幅降低复合材料零件的成本。” 洛扎诺补充道，FIDAMC 开发的创新不归基金会所有， 但它们通过与参与的航空航天公司签订的保密协议受 到保护，这些公司包括空中客车军事公司、空中客车SAS公司、欧洲直升机公司和其他公司。
MTorres（西班牙潘普洛纳）的大客户经理加西亚表示，尽管最近的金融危机拖累了该中心的发展势头，但到目前为止，已经安装了一系列令人印象深刻的自动化 设备。“这是一个缓慢的开始，但它正在成长，”他指出。“空客飞机的几个资格认证项目正在进行中，这是 一个测试新的复合材料概念的机会。我们可以自己使用 这些机器进行产品开发，FIDAMC 允许成员公司有时间 在机器上测试材料和概念。”
迄今为止安装的机器包括TORRESFIBERLAYUP 自动铺丝（AFP）机器和工作站，带有24丝束铺设头，使用 0.125 英寸/2.2 毫米的狭缝胶带，在研发环境中生 产轮廓零件时具有最大的灵活性（生产中通常会使用更 宽的胶带）。在设施参观期间，该头被配置为将纤维铺 设在平坦、垂直定向的金属工具上，以高速铺设丝束， 据报道，在一个方向上为 60m/195 英尺/分钟，然后在 返回路径上旋转 180°，同时头上的加热辊巩固每个预浸料层。加西亚解释说，头部设计防止了丝束在旋转和铺放过程中相互干扰。他补充道，碳材料由赫氏（Hexcel- 西班牙 Illescas 和康涅狄格州斯坦福德）免费提供，以换取他们使用机器测试预浸料坯产品。
大型工作站配置有主轴箱、尾架和用于多种工具设置的移动平台，其主要功能包括聚酯预浸料背衬带的拉 紧系统。该系统将胶带切碎，然后将其吹入单独的收集 室进行回收。加西亚指出，从冷却的预浸料筒子架区域 到机头的丝束引导系统设计用于非常低的摩擦，以最大 限度地减少碳纤维与机器零件的任何接触，并防止起毛。TORFIBER 是该公司的模拟软件，允许设计者在计算机 的后处理器生成 CNC 程序之前，在 CATIA 环境中模拟 和分析零件程序。MTorres 的 AFP 产品经理马努·莫蒂 尔瓦（Manu Motilva）表示，该公司正在与 FIDAMC 合 作开发一种新型的激光加热热塑性铺设头。新机头应于2012 年年中安装在机器上，用于热塑性复合材料零件的 试验。
在巨大厂房的另一端是一台 TORRESLAYUP 11 轴 高速龙门式自动铺带机，其工作包线非常大，长 12.5 米， 宽 5.4 米（40.6 英尺，宽 17.6 英尺）。加西亚表示，该 机器具有行业内最高的压实能力，无需频繁的装袋/卸 料步骤。
该 ATL 可铺设宽达12 英寸/300 毫米的狭缝胶带， 专为快速生产平坦至中等轮廓的零件而设计。两个超声 波刀在操作过程中切割预浸料坯，机头还具有内置的胶 带缺陷检测系统。
毗邻的一个大型车间配备了 Dalkia EspañA（西班牙 马德里）制造的直径 6m 的热压罐，以及一个较小的热 压罐和一个步入式烤箱。安装在同一空间的是由 Tecnatom（西班牙马德里）制造的龙门式无损检测（NDI） C 扫描池，Tecnatom 是一家知名的行业供应商。FIDAMC 表示，单通道相控阵机器只是一个开始，该公司计划随 着中心工作的开展而安装额外的 NDI 功能。
参观行程还包括一个设备齐全的材料实验室、设计空间和舒适的会议室，巨大的窗户可以俯瞰户外花园中 的古橄榄树。
洛扎诺表示，FIDAMC 的设备最终将支持零件生产， 并报告称，随着工作的增加，该工厂已经在增加员工。当被问及热塑性复合材料是否是西班牙航空航天的未 来时，他反驳道：“这不是关键的问题。重要的是，无论材料是什么，我们都要加快步伐，进行创新——我们 需要考虑制造成本和时间都不那么高的新型复合材料。改善和发展该行业的压力很大。”
参观 2：顶级一级供应商
就在 HPC 到访前两个月，Aernnova Composites 闪 亮的 33000 ㎡新工厂正式开业，毗邻 HPC 第三个参观 目的地的背面，这是一家制造 A350 XWB 客机下翼蒙皮 的大型空中客车工厂。Aernnova Composites 始于 1986 年， 是 CASA 的一家从制造到打印的分包商，但现在它是 Aernnov Aerospace 的复合材料业务部门，也是西班牙最 大的一级结构航空航天制造商，在西班牙经营着四家复 合材料厂，另一家在大西洋彼岸的墨西哥正在建设中。其位于 Illescas 的最先进的新工厂使用精益自动化制造 技术为许多项目生产零件，负责其建设的何塞·安东尼 奥·维拉雷斯（Jose Antonio Villares）说：“我们在航空航天碳纤维结构方面的经验丰富，跨度超过 25 年。” 。
事实上，Aernnova 的复合材料客户名单包括空客（商用和军用）、巴西航空工业公司、庞巴迪、西科斯基、欧 洲直升机公司、欧洲战斗机、阿莱尼亚、阿古斯塔·韦 斯特兰和 EADS Sogerma。零件种类繁多，从尾翼、水平 尾翼、方向舵和升降舵，到前缘和后缘以及舱门，通过手工叠放和自动方式（如 ATL）进行处理。还为工业客户生产零件，包括总部位于马德里的 Talgo 和庞巴迪（加拿大魁北克省蒙特利尔市）的列车内部零件和纤维缠绕碳纤维辊。凭借 ISO9001、ISO14001和 Nadcap 认证， 该公司是一家重要的国际公司，也是空客 A350 XWB 的 风险分担合作伙伴。
参 观 期 间 安 装 并 运 行 了 两 台MTorres TORRESLAYUP机器。随着生产需求的增加，最终将有四家公司加入。维拉雷斯指出，其中一个龙门式 ATL 配 置 有 两 个 工 作 区 ， 一 个 工 作 区有一个包含TORRESPANEX 超声波切割机的平板，另一个用于直 接放置在工具上。有了这种设置，可以为桁条、蒙皮、 加强筋、肋或翼梁定制，机器可以同时执行两项单独的任务，大大提高了生产效率。
按照参观过程中的设置，ATL 铺放头快速将桁条材 料铺在平板上，机器在几秒钟内将铺好的材料送到切割机上，切割机从绿色层压板坯料中切割出桁条形状。桁 条随后在热成型机中成型，这是三个最终安装并与铝制工具一起使用的桁条之一。维拉雷斯指出，热压位置有两个工作台。“工人可以在一张桌子上准备工具和层压 材料，”他说，“而另一张桌子则参与热成型过程，以 最大限度地提高机器的生产力。”
来自 Lectra（法国巴黎）的另一台平面切割机在洁 净室切割宽幅货物。维拉雷斯说，安装了三台热压罐中 的第一台，这是一个由 Olmar（西班牙吉翁）制造的直 径为 5 米的容器，不久的将来还会有两台。GE Inspection Technologies LP（宾夕法尼亚州刘易斯顿）提供的一个相控阵脉冲回波NDI站也用于零件检查。
大部分大型制造空间都被大量的工具和模具所占据，其中大部分是由因瓦合金制成的，用于制造各种各样的零件，包括 A350 XWB 的舵、水平尾翼和升降舵， 以及庞巴迪 C 系列中央翼盒的子组件等。在参观过程中， 工人们正在组装 A350 球面框，将其分为两部分（前部 和后部）进行分层和固化。维拉雷斯指出：“我们在这 里不进行后期零件修剪。” 。“这是 DeltaIllescas 在我们附近的一栋大楼里完成的。”
新工厂将为该地区创造至少500个技术性工作岗位， 维拉雷斯期待着未来的扩张。“卡斯蒂利亚-拉曼恰地 区是西班牙五个以航空航天业为重点的自治区之一。在我们政府的支持下，我们致力于发展精益复合材料制造 专业知识。”
参观 3：照亮 Illescas（伊利塞斯卡）
空中客车公司负责机械和自动化设备的何塞·曼努 埃尔·桑托斯·戈麦斯（JoséManuel Santos-Gómez）表示：“这是我们制造困难复合材料零件的地方。“Illescas 是 空客先进碳复合材料零件的卓越中心，”他强调，“我 们在这里生产大型复杂的形状。”
Illescas 最初的 59000 ㎡工厂成立于 1989 年，为所 有空客型号生产水平尾翼部件，现已发展到107000 ㎡， 为空客 A330/340、A320、A380、A350 和欧洲台风战斗 机生产部件。紧邻原工厂，一座新建筑容纳A350 XWB下翼蒙皮制造工作。该工厂的 500 多名员工使用精益制 造实践，在空中客车公司完成的复合材料工作中占很大比例。
人们非常重视自动化，精益主题不仅适用于零件制 造，还适用于工具、零件和材料处理，例如，使用自动化工具车和输送系统。桑托斯-戈梅斯（Santos-Gómez） 说：“手工铺放和手工劳动对生产率不再有效。” 。“在 某些情况下，我们的机器四班倒，基本上全天候运行， 以最大限度地提高产量。”而且所涉及的机器数量也并 非微不足道。它们由许多供应商制造，具有不同的使用 年限，包括 ATL 和 AFP 机器。A350 项目还有更多订单。所有的机器，再加上多台热压罐，全天候忙碌着。也在 使用自动修剪/切割系统，包括用于模具后零件精加工 的喷水切割单元。还安装了几个自动 NDI 单元。
在工厂的旧部分，ATL和AFP机器使用赫氏（Hexcel） 在其位于 Illescas 的附近工厂制造的碳/环氧预浸料生产 A330/340、A320 和 A380 的尾翼部件。桑托斯-戈梅斯指 出，当材料堆放在机器工作包线一端的因瓦工具中时， 工人们正在准备另一个工具在另一端进行堆放，以最大 限度地减少转换停机时间。由于大多数零件都涉及加劲 桁条或肋，因此使用自动桥式起重机将加劲工具从仓库 （地板上方的货架中）中移出，并向下移动到车间地板 进行堆放。然后，同一系统将叠层的工具输送到热盖布 成型机。空中客车公司 Illescas 设计的“转向架”装置悬 挂在天花板上，就像一个带纵向槽的桶，直径约为 1.8 米，长约为 6.1 米。支架将成型（但未固化）的加强筋按正确的叠层顺序固定在工作台上方的槽中。当它旋转 时，它将加强筋沉积在工作表面的分层零件蒙皮上，大 大缩短了组装时间。然后将放置好的加强筋装袋并与蒙皮共同固化，从而消除了固化后的粘合步骤。作为该公 司精益和环保制造的一部分，叠层技术人员在大部分加 工过程中使用可重复使用的硅胶袋，大大减少了耗材的使用。
A350 的第 19 段，即机身尾锥，是在原建筑的新区 域使用专用热压罐生产的。在尾锥工艺中，一系列“Ω” 桁条（形状像希腊字母“Ω”，具有梯形轮廓）由MTorres ATL 机器生产，该机器一端配置有上置头，另一端配置有自动超声波切割头。ATL 头快速铺设一组桁条的材料， 嵌套以减少浪费，形成预浸料“毯子”。几秒钟内，输 送机将毯子运送到切割机，切割机将其切割并修整成最 终的桁条形状。刀头和刀具同时工作，显著提高了 ATL 的生产率。切割好的桁条被手动搬运到配备有适当工具 的金属冲压机上。然后将零件成型并放置在第 19 段铝 芯轴工具圆周周围的纵向凹槽中，使桁条与工具表面齐 平。橡胶插入件放置在每个桁条的中空“帽”内，以施 加固结压力，并将其装袋并真空固结。然后，MAG 辛辛那提（肯塔基州希伯伦）AFP 机器自动将蒙皮铺在准 备好的桁条上，整个零件被装袋并一次性固化。
固化和脱模后，零件被转移到修整机进行加工，然 后转移到自动 NDI 机进行检查，然后准备运往空客的 总装地点，包括附近的赫塔菲；法国图卢兹；以及德国 汉堡。桑托斯-戈梅斯说：“我们在这里有巨大的灵活性， 可以适应各种不同复合材料零件的制造。”
然而，该设施的核心是其新的 A350 下翼壁板生产大楼。桑托斯-戈梅斯表示，这片巨大的空间（18000 ㎡） 投资超过 4.5 亿欧元（6.37 亿美元），旨在实现近 100% 的自动化制造流程。“这个机翼下蒙皮相当复杂，厚度 在 6 毫米[0.2 英寸]到 30 毫米[1.15 英寸]之间。”
专门设计的自动化推车将由Coast Composites 股份 有限公司（加利福尼亚州欧文市）制造的殷钢制成的机 翼蒙皮工具运送到大楼一端的一个 ATL 工作站-空间可 容纳八个工位，但在 HPC 访问时，一个正在运行，另一 个正在准备中。ATL 机器是 TORRESLAYUP 单元。35 米/115 英尺长的蒙皮铺好后，在 Dalkia España 制造的巨大热压罐中进行固化。
机翼桁条生产同时在厂房的另一侧进行，厂房由大量桁条工具、热压机、MTorres AFP机器和高架龙门运输系统主导。莫蒂尔瓦说，AFP 机器根据最大限度减少 浪费的CNC嵌套计划，快速铺设纤维束，形成二维接 近净形状的复杂桁条（其中最长的为35米/115英尺长）。“我们可以为每个桁条节省一小部分碳预浸料，但乘以 每个机翼蒙皮的 25 个桁条，每月13架飞机，废料的减 少是显著的，并显著降低了桁条的整体成本。”具有拾 取和放置功能的大型移动龙门架系统，可以自动将每个层叠的桁条运输到其指定的工具，将工具从热压机上取下，然后将成型的桁条移动到固化的机翼蒙皮上进行应用。据空中客车公司称，按照该工厂的最高生产率，自动化机翼蒙皮生产过程每年将使用超过 800 公吨（180 万磅）的碳纤维。
在桁条被施加到机翼蒙皮上并装袋后，机翼蒙皮被再次固化，然后被移动到精加工间，在那里，Flow International Corp.（Kent，Washington）的喷水系统进行 必要的修整，同时机翼蒙皮被固定在一个独特的固定装置中。桑托斯-戈梅斯说，接下来的 NDI 步骤是一次性完成的，因为他所说的执行检查扫描的“更好的方法” 显著提高了扫描速度。在准备运输到英国进行组装之前， 额外的隔间处理最终检查（以及任何外观维修）和涂装。
桑托斯-戈梅斯（Santos-Gómez）总结道：“我相信这可能是世界上最大的专用复合材料制造厂，当然也是最自动化。
原文见，《 The Plane in Spain 》2012.1.2
杨超凡 2024.6.27