La produzione di porte per aerei passeggeri è per lo più manuale. Particolarmente dispendiosa in termini di tempo è l'assemblaggio delle strutture delle porte con i loro collegamenti a vite e rivetto. Sono necessari molti passaggi intermedi per evitare il contatto diretto tra materiali diversi, che porta alla corrosione. Se invece di alluminio, titanio e materiali plastici durevoli vengono utilizzati principalmente materiali compositi in fibra di carbonio termoplastici (CFK), che possono essere saldati insieme in modo automatizzato senza strati separatori, il processo diventa molto più veloce: il tempo di produzione per la struttura della porta scende da 110 a sole 4 ore. Questo è dimostrato da un progetto di ricerca di Fraunhofer IWU, Fraunhofer LBF, Trelleborg e Airbus Helicopters.
Una chiave per tempi di assemblaggio più brevi risiede inoltre nella costruzione modulare per diverse varianti di porte per aerei. Il team di progetto ha cercato specificamente componenti in diversi modelli di porte che possono essere standardizzati. È stato trovato, ad esempio, nella traversa. I ricercatori hanno progettato una linea di assemblaggio completamente automatica per i modelli più comuni e hanno sviluppato dispositivi e elementi di serraggio adatti per le tecnologie di giunzione saldatura a resistenza e saldatura ad ultrasuoni.
Dalla manifattura al processo di produzione industriale a ritmo serrato
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Dr. Rayk Fritzsche, project manager presso Fraunhofer IWU: «Insieme ai colleghi di Airbus abbiamo esaminato attentamente tutte le strutture delle porte per adattare le geometrie per un serraggio e assemblaggio automatico. Come risultato, siamo stati in grado di riorganizzare e automatizzare completamente i singoli passaggi di assemblaggio. In questo modo, è necessario solo una frazione del tempo di attraversamento precedente.» Solo per l'installazione del meccanismo di bloccaggio è ancora necessaria la manodopera.
Ora sono previsti due linee di assemblaggio o di giunzione sostanzialmente identiche, in modo che in caso di guasto di una linea sia disponibile una capacità di riserva (ridondanza). 10 porte possono essere raggruppate in un lotto come risultato di diverse misure di standardizzazione, prima che alla fine del turno la linea venga riattrezzata in modo completamente automatico per la prossima serie di modelli. In relazione alla capacità di 4.000 porte all'anno, il nuovo concetto di materiali e produzione genera un notevole effetto di scala.
Vale la pena investire in nuovi impianti di produzione anche 'in fondo'?
Maxi Grobis del team IWU di pianificazione della fabbrica, simulazione e valutazione ha simulato tutti gli aspetti tecnici ed economici della nuova linea di assemblaggio - che si influenzano a vicenda. Tra i principali criteri di valutazione tecnica ci sono la complessità del prodotto e del processo di produzione, le opportunità e i rischi di automazione anche dal punto di vista della flessibilità e della capacità di cambiamento, o la disponibilità complessiva degli impianti in una catena di diverse automazioni singole.
Un'automazione per il solo scopo di automatizzare non era un'opzione. Grobis sottolinea: «Affinché una soluzione potesse uscire come un tutto unico, abbiamo considerato l'intero processo di produzione e assemblaggio della porta e lo abbiamo trasferito in una contabilità dei costi dinamica. Ciò che funziona tecnicamente deve essere coerente anche in termini di costi di acquisizione, tassi orari delle macchine, costi di manutenzione, costi energetici, immobilizzazione di capitale e ammortamento. Mostrare solo il potenziale di risparmio sui costi del lavoro o attraverso tempi di attraversamento più brevi sarebbe stato troppo superficiale.» Il risultato è chiaro.
Tenendo conto di tutti i criteri tecnici, logistici ed economici, la nuova soluzione di automazione sviluppata dovrebbe essere implementata. Grobis è particolarmente orgoglioso di aver potuto ridurre anche i tempi di pianificazione di circa un quarto con il suo approccio di simulazione integrato: chi considera fin dall'inizio l'economia aziendale risparmia già nella pianificazione inutili cicli di modifica.
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