米国と欧州におけるインテリジェント航空宇宙製造の発展に関する分析

著者: 孫宏軍、中国宇宙システム科学工学アカデミー

近年、世界的な科学技術革命と産業革命の新たな局面の融合に牽引され、ボーイング、ロッキード・マーティン、レイセオン、エアバスなど、米国と欧州の先進的な航空宇宙企業は、スマートファクトリーを積極的に展開し、研究開発と生産モデルを革新し、ロボットと積層造形設備技術の応用を深め、デジタルツイン/デジタルキュー、拡張現実/仮想現実などの新世代情報技術と航空宇宙研究生産の緊密な融合を推進し、航空宇宙製造業のインテリジェント化と変革を加速しています。

レイセオンのスマート工場が「私を見て」超小型衛星を製造
1. スマートファクトリーのレイアウトと航空宇宙研究開発および生産モデルの革新<br /> ロッキード・マーティン、エアバス、レイセオンなどの軍事大手は、既存の工場設備のアップグレードや新しい工場の建設を通じてスマートファクトリーを展開し、新世代情報技術、積層造形、インテリジェント機器の応用を推進し、衛星、ミサイルなどの武器や装備の開発と生産を革新し、米国とヨーロッパの航空宇宙製造産業の革新的な発展をリードしています。例えば、ロッキード・マーティンは2017年8月に3億5000万ドルを投資し、衛星製造用のスマートファクトリー「ゲートウェイセンター」の建設を開始しました。高速で再構成可能なデジタル生産ラインを採用し、ISOクラス8基準を満たす高高度クリーンワークショップを装備し、大型、中型、小型のマルチスケール衛星の機敏で効率的、高精度で柔軟な製造能力を形成することを目指しており、「ゲートウェイセンター」のインフラ建設は2018年7月に完了しました。レイセオンは2014年、ミサイルスマートファクトリーを利用して、ミサイルと超小型衛星の両方を製造できるスマートファクトリーの開発を検討し始めました。小型衛星の作業ユニットとして、光学テスト、無線周波数通信テスト、太陽光シミュレータなどの専門的なテスト施設の建設に投資することに重点を置いていました。 2018年12月、レイセオンミサイルスマートファクトリーが製造したSeeMeプログラムの超小型衛星が無事に打ち上げられました。

2. ロボットの応用を促進し、航空宇宙製造における自動化とインテリジェンスのレベルを向上させる<br /> 航空宇宙兵器や装備の効率的な開発と生産のニーズを満たすために、米国とヨーロッパの先進的な航空宇宙企業はロボット技術の応用を推進しており、航空宇宙の自動インテリジェント組立、付加的および減算的ハイブリッド製造とテスト、宇宙組立と製造などの分野に徐々に拡大しています。

組立ロボットの研究開発は、航空宇宙の主要部品の統合を促進するのに役立ちます。米国や欧州の先進的な航空宇宙企業は、高精度の自動組立能力の開発と組立品質および効率の向上を目指して、航空宇宙のコア部品を組立てるロボットの開発を積極的に進めています。例えば、タレス・アレニア・スペースが構築している衛星用太陽電池パネルの自動組立生産ラインでは、ロボット組立、オンライン試験・検査、拡張現実などの新技術を採用し、生産現場での人間と機械の融合を推進し、生産効率と製造の柔軟性を大幅に向上させることが期待されています。

付加製造機能と減算製造機能の両方を備えたインテリジェントなハイブリッド製造ロボットを開発します。米国と欧州の先進的な航空宇宙企業は、積層造形による迅速な自動印刷を実現し、その後、自律切断によって精度と品質を確保するために、インテリジェントな積層/減算ハイブリッド製造ロボットを開発しており、それによって積層造形の推進と応用を加速しています。例えば、ロッキード・マーティンは、2台のロボットが直列に作動する世界初の「マルチロボット積層・積層ハイブリッド設備」を構築しました。積層造形、積層加工、工程監視、寸法検査、熱測定など、複数の機能を備えており、さまざまな材料の加工に適しており、衛星部品製造の検証に合格しています。

宇宙組立・製造ロボットの革新的な開発を加速します。将来の宇宙での部品のオンデマンド製造や自動統合組立のニーズに応えるため、ノースロップ・グラマン、マクサー・テクノロジーズ、スペース・マニュファクチャリングなどの先進的な航空宇宙企業は、宇宙組立および宇宙製造統合ロボットに関する革新的な研究を主催または参加してきました。例えば、スペースマニュファクチャリングは 2010 年に宇宙ロボットの製造および組み立て統合技術の開発を開始しました。2019 年 3 月には、ノースロップグラマンの熱真空試験施設を通じて、模擬宇宙環境での宇宙ロボットの積層造形および組み立て統合機能の地上検証に成功し、完全なシステム飛行試験を実施しようとしています。

3. 航空宇宙製造業の競争力強化のため、新興技術の統合と応用を加速する<br /> 現在、積層造形、デジタルツイン/デジタルキュー、拡張現実/仮想現実などが航空宇宙製造分野に急速に統合され、航空宇宙製造モデルの変革を促進しています。米国と欧州の先進的な航空宇宙企業は、航空宇宙兵器と装備の設計、研究開発、生産、製造、運用、保守の全プロセスにおいて新興技術の統合的な応用を推進し、大きな進歩を遂げてきました。

積層造形の応用範囲は、衛星の主要部品へと徐々に拡大しています。ロッキード・マーティン、エアバス、タレス・アレニア・スペースなどの先進的な航空宇宙企業は、衛星部品の製造に積層造形技術を使用しています。製造範囲は、単純な小型ブラケットから、燃料タンクやアンテナなどの大型で重要な部品へと徐々に拡大しています。原材料はチタンやアルミニウムなどの金属からポリマーへと拡大し、以前は製造に何年もかかっていた製品が数週間で完成できるようになりました。例えば、ロッキード・マーティンが最初に積層造形した衛星部品は手のひらサイズのチタン導波管ブラケットで、その後、先進超高周波通信衛星用のアルミニウム製航空電子回路ボックスを製造しました。2018年7月には、同社最大の電子ビーム積層造形装置を使用して、衛星燃料タンク用の直径1.17メートルのチタン合金製ヘッドを製造し、最終テストを完了して、積層造形された宇宙部品のサイズの新記録を樹立しました。

デジタルツイン/スレッドテクノロジーは、デジタル機能を構築するための重要な方向性としてますます重要になっています。米国や欧州の先進的な航空宇宙企業や、ダッソーやシーメンスなどのソフトウェアプロバイダーは、デジタルツイン/スレッド技術を継続的なイノベーションを可能にし、業界の競争力を向上できる重要な技術と位置付けており、それぞれの開発ニーズに基づいてデジタルツインソリューションを開発しています。例えば、SpaceXなどの企業は、シーメンスのデジタルエンタープライズソリューションを使用して物理モデルとデジタルモデル間の情報を同期し始めており、継続的なイノベーションを可能にし、業界の競争力を向上させています。打ち上げロケットの開発コストは半分に削減されると予想されています。

拡張現実/仮想現実技術は、航空宇宙の研究と生産の全プロセスにますます統合されています。米国や欧州の先進的な航空宇宙企業は、設計、生産、保守を含む研究開発の全プロセスに拡張/仮想現実技術を統合し、生産ラインの検査設計と製造の効率を大幅に向上させ、不良率を減らし、航空宇宙機器の研究開発と生産能力の向上を促進しました。たとえば、2017 年 4 月、ロッキードマーティンは、航空宇宙製品が製造ラインに入る前にエンジニアリングエラーを検出して修正するために、衛星製造ラインで拡張現実/仮想現実ツールを使用しました。これにより、年間約 1,000 万ドルのコスト削減が見込まれます。2018 年には、拡張現実ヘッドセットとソフトウェアを使用して宇宙船の製造プロセスを理解する時間を短縮すると発表し、拡張現実施設がデジタルインフラストラクチャの重要な部分になっていることを強調しました。

転載元: Interstellar Intelligence (space_707)

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