TAVieDA项目：使用CFRTP材料与自动化装配技术显著缩短客机舱门制造时间

由弗劳恩霍夫机床与成型技术研究所（IWU，德国开姆尼茨）、弗劳恩霍夫结构耐久性和系统可靠性研究所（LBF，达姆施塔特）、特瑞堡（瑞典）和空中客车直升机公司（法国马里尼亚讷）共同开展的 TAVieDA 研究项目展示了如何利用碳纤维增强热塑性聚合物 （CFRTP） 替代铝、钛和热固性材料来缩短客机门的制造时间。

飞机舱门仍然主要依靠手工制造。尤其耗时的环节是使用螺钉和铆钉组装舱门结构。为了防止不同材料直接接触，需要经过许多中间步骤，否则会导致腐蚀。合作伙伴指出，主要使用CFRTP可以自动将这些结构焊接在一起，无需分层，从而将制造时间从110小时缩短至4小时。

缩短装配时间的另一个关键因素是针对不同型号飞机舱门的模块化设计。项目团队专门寻找了适用于各种舱门型号的可标准化组件，例如横梁，并取得了成功。研究人员为最常见的舱门型号设计了一条全自动装配线，并开发了适用于电阻焊接和超声波焊接技术的工装夹具和夹紧元件。

“我们与空客的同事一起仔细分析了所有舱门结构，使其几何形状能够适应自动夹紧和连接，”弗劳恩霍夫IWU项目负责人Rayk Fritzsche博士说道。“最终，我们得以重新组织并完全自动化各个装配步骤。这样一来，我们的交付周期就大幅缩短，仅为过去的一小部分。”现在，只需手动安装锁定装置即可。

两条几乎完全相同的装配和连接生产线确保在一条生产线无法使用时实现冗余。得益于标准化措施，现在可以组织10扇车门的批量生产，并在每个班次结束时实现全自动生产线重组，以适应后续车型系列的生产。由于年产能为4,000扇车门，合作伙伴一致认为，新的材料和生产理念将带来显著的可扩展性优势。

来自IWU工厂规划、仿真和评估团队的Maxi Grobis模拟了新装配线的所有技术和经济方面——这些因素通常相互影响。关键的技术评估标准包括产品和流程的复杂性、自动化的机遇和风险（尤其是在灵活性和适应性方面），以及一系列独立自动化系统的整体系统可用性。

单纯为了自动化而自动化并非明智之举。“为了提供真正集成的解决方案，我们分析了整个车门生产和装配流程，并将其转化为动态成本模型，”Grobis强调道。“技术上可行的方案，也必须在资本支出、机器小时费率、维护工作量、能源成本、资本投入和折旧方面合理。仅仅关注节省劳动力成本或缩短交付周期是目光短浅的。”

综合考虑所有技术、物流和财务因素，我们明确建议实施新开发的自动化解决方案。Grobis 指出，她的集成仿真方法还将规划时间缩短了约 25%。

她总结道：“从一开始就考虑经济因素可以避免规划过程中不必要的修改循环。”