항공우주 수요 증가 대응을 위한 복합재 생산 자동화

항공우주 산업은 향후 부품 생산을 위한 산업 역량의 대규모 결합을 준비하고 있습니다. 코로나19 이전 보잉과 에어버스는 향후 20년간 40,000대의 상용 항공기가 필요할 것으로 추산했습니다(현재 약 25,000대 운용 중). 미군도 수명이 제한되고 비용이 매우 낮은 무인 항공기 떼 개념을 연구 중입니다. 최초의 에어 택시는 2023년 운항 예정입니다. 이 모든 개념은 항속거리와 속도 요건을 충족하기 위해 복합재를 대폭 사용해야 하므로 현재 산업 기반에 부담이 될 것입니다.

현재 복합재 산업 기반은 핸드 레이업이나 현재 자동 레이업 머신에 의존하며 머신 가동률은 20-50%에 불과합니다. 여전히 아날로그 방식이 주를 이루며 디지털화는 자산 추적 등 특정 문제 해결에 국한돼 있습니다. 진정한 전사적 인더스트리 4.0 환경을 갖춘 제조사는 소수에 불과합니다.

항공우주 산업이 미래 항공기 생산 속도를 달성하려면 패러다임 전환이 필요합니다. 첫째, 복합재 자동화가 향후 생산 물결을 가능케 하는 주요 요소여야 합니다. 제대로 수행하면 자동화는 대규모 설비 투자 필요성을 완화하고 항공기 제조에 필요한 신규 숙련 인력을 줄여줍니다. 둘째, 복합재 커뮤니티는 제조 및 조립 중 생성되는 데이터에서 실행 가능한 통찰을 얻기 위해 인더스트리 4.0 개념을 받아들여야 합니다. 항공우주 복합재 생산을 위한 자동화와 인더스트리 4.0 구현을 위한 미래 연구 핵심 주제는 다음과 같습니다.

• 제조 과학 도구
  미래상: 제조 수명 주기상의 시점에 따라 트레이드오프 공간을 일관되게 평가할 수 있는 설계용 제조 민주화 도구 세트.
  
  잠재적 솔루션: AI/머신러닝, 자동화, 데이터, 분석, 제조, 제품을 통합. 시뮬레이션, 3D 시각화, 분석, 협업 도구로 구성된 통합 컴퓨터 기반 시스템을 사용해 전체 제조 공정의 가상 표현을 개발.
• 저비용, 민첩한 제조 및 가공
  미래상: 저비용 제조 공정 능력에 대한 견고한 이해. 식별된 공정에 의한 설계 제약으로 설계 사이클 타임 50% 단축. 급증 수요와 다양한 제품 믹스에 대응해 신속히 재구성 가능한 제조 라인.
  
  잠재적 솔루션: 차세대 자동화. 자동 섬유 배치/자동 토 레이 장비 활용도 개선. 핸드 레이업 및 복잡한 형상 부품 성형(열경화성 및 열가소성)용 로봇 솔루션. 협동 로봇. 다른 시스템에 통합하기 위해 재프로그래밍 또는 용도 변경 가능한 유연한 로봇 시스템.
• 검사
  미래상: 비간섭 인공정 센서와 제조 상태 및 운용 상태에 적용 가능한 프루프 테스트 대안 희망.
  
  잠재적 솔루션: 검사에서 측정으로 전환. 이를 위해 제조 시뮬레이션과 인공정 측정, 운용 상태 구조 시뮬레이션과 측정이 규제 요건을 만족할 수준으로 필요. 인더스트리 4.0 도구로 부품 또는 조립체의 상태를 이해하는 데 활용, 단순 추적을 넘어섬.

SME가 이러한 니즈를 해결하기 위해 복합재 자동화 기술 커뮤니티를 출범했습니다. 저는 이 기술 커뮤니티의 일원으로, 이제 시작하는 논의에 여러분의 의견을 환영합니다.