陸地產(chǎn)品制造商如何從航空航天制造方法中受益
建造飛機和宇宙飛船是人類有史以來遇到過的最獨特的工程和制造挑戰(zhàn)之一。幸運的是，想要學習火箭科學，不一定非要去造火箭。大多數(shù)產(chǎn)品的制造商，可以通過研究航空航天業(yè)為了克服廢料、返工和工程變更等生產(chǎn)障礙，所采用的一些方法來提高生產(chǎn)效率和盈利能力。
SWaP-C 因子
精神航空、吉凱恩集團、波音、空中客車、Albany Engineered Composites 和 SpaceX 等使用復合材料的組織，不會分享他們的專有流程，但是在工程和制造方面卻面臨著共同的難題。航空航天業(yè)以及所有其他的垂直制造業(yè)，必須考慮尺寸、重量、功率和成本。而且，他們必須將這些元素納入完整的系統(tǒng)或產(chǎn)品方案中。
FARO? 激光投影產(chǎn)品經(jīng)理 John Earnshaw 這樣介紹道：“軍事和航空航天設計中會用到一個詞，叫做“SWaP-C”，代表尺寸、重量和功率。而最后的 C 則表示成本。你可以在維持強度和質量的同時，減小尺寸或重量系數(shù)。這樣，SWaP-C 公式中的功率和/或成本因素就會獲得正面影響?！?/span>
在航空航天業(yè)，復合材料因出色的強度重量比，已成為主流。在 SWaP-C 框架內(nèi)，部件更輕意味著飛行器消耗的功率更少，從而帶來多種好處，例如飛行時間更長、節(jié)省燃料，或是有效載荷更大。基本上，運載火箭越輕，可以攜帶的有效載荷就越大，使用的燃料也越少。
與使用傳統(tǒng)物理模板的方法相比，使用激光投影解決方案通?？晒?jié)省 50% 到 75% 的勞動力。
根據(jù)生產(chǎn)量的多少，投資回報周期通常為一年或者更短。
引入復合材料后，其獨特的性能對 SWaP-C 公式中的重量和功率產(chǎn)生了奇妙的影響。但不幸的是，使用復合材料的工程和生產(chǎn)活動固有勞動密集型屬性，當然沒辦法減小成本因子。而激光投影技術正在幫助企業(yè)改變這一現(xiàn)狀。
將航空航天的制造理念帶到地面
許多情況下，既有的生產(chǎn)方法都是技術限制的產(chǎn)物。技術進步為打造更有效的施工方法帶來了機遇，從而改進了 SWaP-C 原則中一個或多個要素。這不僅適用于航空航天業(yè)，而且適用于所有垂直制造業(yè)。其中包括造船、汽車、卡車和拖車、小型飛機、海事/私人游艇和船只制造、風力渦輪機，以及任何其他復合材料組裝廠，包括航空航天業(yè) 1 級、2 級和 3 級供應商。幾乎所有認為產(chǎn)品強度和重量至關重要的公司，都應該考慮使用復合材料。
如果說復合材料的使用是航空航天業(yè)能夠成長為一個產(chǎn)業(yè)的關鍵所在，那么激光投影技術的使用則是讓復合材料作為一種高性價比材料出現(xiàn)在一般制造領域的頭號功臣。
FARO 大客戶經(jīng)理 Jerry Reitmayer 對復合材料行業(yè)了如指掌，他介紹道：“如果要使用復合材料來制造自行車賽車、船體或是風力渦輪機轉子之類的東西，就要最大限度減輕重量、提高強度。此時，細節(jié)設計將發(fā)揮用武之地。我們必須決定哪個部分要使用多少層，才能在減輕重量的同時強化結構。激光投影已成為復合材料領域的杰出工具，因為你可以在特定區(qū)域，定位到涂層內(nèi)的小部件?！?/span>
絕大多數(shù)復合材料涂層都有幾層。使用卷尺測量和 Mylar? 模板等過舊的工具，會使敷層過程變得緩慢、乏味，有時甚至不夠精確。如果使用 Mylar 模板，則只是鋪滿整個表面并為下一聚合物層找到適當 Mylar 的這一過程（有時稱為非鋪層時間），就會減慢生產(chǎn)效率和降低產(chǎn)量，更不用說每一次工程變更都需要一個新的模板。
而與之相對的是，在此過程中，激光引導的敷層會分步將正在構建的混合物層圖像直接投射到表面。
Quips Reitmayer 說道：“在開發(fā)和推出新產(chǎn)品時，工程變更單 (ECO) 的數(shù)量多到令人難以置信。如果必須為每個 ECO 創(chuàng)建一個新的 Mylar，那時真是連買 Mylar 公司股票的想法都有?！?/span>
TracerM 將多個層的影像投射到復合材料模具上
快速進行工程變更的能力（例如添加分段的層）為提升工程設計和應用創(chuàng)建出巨大的機會，而這只是因為一直以來，人們認為這項技術只屬于航空航天業(yè)。
不必再花費時間構建實體模板，對于降低創(chuàng)新和制造成本而言至關重要。使用激光投影能夠大幅減少 ECO 過程的痛點。當 CAD 模型發(fā)生更改后，激光投影更改會上傳到控制投影儀的電腦上，并且相關更改將立即在下一個生產(chǎn)單元實施。
激光投影在生產(chǎn)車間的應用
對于絕大多數(shù)復合材料制造商而言，是剛好達到收支平衡，還是實現(xiàn)盈利，關鍵就在于能否有效管理風險。
根據(jù)部件的大小和復雜程度，以及部件可能在生產(chǎn)線上走多遠，一起廢料事件的成本少則幾十元，多則數(shù)十萬元不等，有時甚至會達到數(shù)百萬美元。然而，問題遠不“只是”廢料事件成本這么簡單。盡管人工和碳纖維組件的成本很高，但有時一個排期影響即可牽動整個生產(chǎn)流程的神經(jīng)。生產(chǎn)環(huán)節(jié)的延誤有時會導致合同罰款，其金額甚至比報廢材料的成本還要高。
利用電腦和激光引導組裝，企業(yè)可以大大減少敷層過程中出現(xiàn)缺陷的可能性。和其他行業(yè)一樣，在航空航天領域，最熟練的工人通常都會被安排在主要班次。當還有第二個或第三個班次時，可能會出現(xiàn)“班次效率低下”，或技能水平和工作效率降低等情況。FARO TracerM 等激光引導的組裝解決方案，能夠解決這一問題。
復合材料翼尖小翼模具上的投影
投資回報
對于可以縮短產(chǎn)品推出周期的技術，大量快速原型設計外包服務證明了它們的價值。甚至航空航天業(yè)以外的制造商也發(fā)現(xiàn)，在許多情況下，在自己的工廠中使用激光投影技術對業(yè)務具有幫助作用。
與使用傳統(tǒng)的物理模板方法相比，使用激光投影解決方案通?？晒?jié)省 50% 到 75% 的勞動力。
對于某些公司而言，只需一個月即可看到 FARO TracerM 解決方案的投資回報 (ROI) 或回收。根據(jù)生產(chǎn)量的多少，投資回報周期通常為一年或者更短?？紤]到 TracerM 通常擁有十年的使用壽命時，其長期投資回報率是非?？捎^的。
它不像火箭科學一樣高深莫測；再加上組裝和敷層時間更短、質量和精度更高、減少或消除了廢料和返工，對任何組織或行業(yè)而言，這些都增加了投資回報。
結論
制造業(yè)有一條古老的格言，類似于以下描述；
今日菜單：
- 優(yōu)質
- 快速交付周期
- 低價
- ...請任選兩.
激光投影之類的技術可能正在侵襲這條格言。它其實只是商業(yè)上一道簡單的數(shù)學等式。更高的生產(chǎn)效率+更少的返工=更低的生產(chǎn)成本。更低的生產(chǎn)成本=更高的利潤率。更高的利潤率讓您能夠以更低的價格出售高品質的產(chǎn)品，并且仍然可以增加收入。
從航空航天到汽車，再到定制化自行車，如果您沒有使用最好的技術，就無法創(chuàng)造出最大的價值。