探访STELIA Aerospace：法国梅奥特顶级航空结构工厂

STELIA Aerospace（法国图卢兹）拥有全球7000名员工，2018年营收22亿欧元，明确确立了其核心产品与行业地位：欧洲第一/全球第三大航空结构件供应商，全球第一大飞行员及机组座椅供应商，全球第三大头等舱和商务舱乘客座椅供应商。

STELIA Aerospace的复合材料应用涵盖空客A350前机身段、ATR涡桨飞机机翼、各类直升机结构及部分座椅产品（包括最新OPAL座椅）。复合材料生产设施分布于法国梅奥特（大型机身段）和萨隆（小型复合部件）、摩洛哥和突尼斯的详细零件与装配，以及加拿大新斯科舍省卢嫩堡前Composites Atlantic工厂的航空、国防和航天复合部件。

STELIA Aerospace由空客两大子公司Aerolia和Sogerma于2015年合并而成。其梅奥特工厂位于巴黎以北1.5小时车程，占地49公顷，拥有15万平方米生产空间、1500名员工和500分包商，是空客供应链关键一环。这个小镇工厂却是生产巨擘，“2018年交付A320、A330、A350、A380和A400M共860个机头机身段，”STELIA梅奥特传播经理Francois Fournier介绍。他陪同我参观了“未来工厂”A350机头机身生产线和STELIALAB研发中心，同行的还有STELIA Aerospace梅奥特研发制造、装配与自动化、复合材料及数字化工厂负责人Olivier Canal，以及STELIALAB复合材料制造研发负责人Simon Maire-Vigeur。

“未来工厂”

在总部大楼的介绍会上，Fournier解释说，STELIA Aerospace投资未来技术，如数字化制造和自动化，包括增强现实/虚拟现实（AR/VR）提升生产效率，以及机器人/协作机器人实现更高效装配。

“未来属于复合材料和金属结构，”Canal指出。“我们致力于定义未来解决方案，不是为了取代工人，而是让他们更高效。”

这种对效率的追求最典型地体现在五年前启动的“未来工厂”计划中，旨在应对A320和A350产量爬坡。“我们采用了新的工业战略，”当时担任项目经理的Canal回忆。“我们需要应对可变生产率的能力，开发可在不同项目间复用的柔性工装。”

另一成果是按项目专用厂房。“每条生产线配备一个团队，”Canal说，“采用精益制造设计，聚焦消除人工、移动、物料和工艺中的浪费。”STELIA还重新设计了A320生产线，生产率提升10-20%，“这实际上是显著改善，”Canal说。“我们在2.5年内改变了该工厂50%以上的制造布局，同时保持生产和100%准时交付，质量零损失。”这归功于高层支持，“但我们也努力让工人拥有主人翁意识。”

Canal解释说，3万平方米A350生产大楼的设计遵循物流流向，呈U型，原材料从一端进入，成品机身段从另一端退出。“A350结构生产的所有环节都在这栋楼内，从铺层开始到最终装配。这很重要，例如能快速轻松地识别和解决质量问题。”

针对A350，STELIA生产全金属的11号机头段（更好抵抗鸟击）、复杂的金属/复合混合装配12号段，以及包含前起落架舱的11/12号下部单元。Fournier播放“未来工厂”视频，指出类似汽车装配的脉动线。“我们建立演示线让工人培训并消除对移动线的陌生感，按特定节拍时间运行以满足满产需求，”Canal说。

数字化技术也是关键。“数字化方案让我们将所有技术图纸和步骤放入平板，确保每个段落都能访问最新3D模型，”Canal说。工人随时掌握关键细节和变更，管理层易于获知潜在问题。“我们还开发增强现实辅助装配，例如在机身壳体投影显示零件及连接位置，”Canal补充。检测协作机器人对成品段进行3D扫描并与数字模型比对，识别异物、漏装件、质量问题等。

参观从A350生产大楼洁净室开始，Coriolis（法国凯温）自动化铺丝（AFP）设备铺设大型碳纤维增强聚合物（CFRP）机身壳体，用于11/12号下部单元、12号段冠部和两侧壳体。随后与预制加强筋配合，真空袋装后在高压釜固化。固化后修边，装上搬运工具便于后续装配步骤（含机器人钻孔和紧固件安装）。每块面板经自动无损检测（NDT）。成品段交付法国圣纳泽尔空客机身总装线。

STELIALAB

下一站是2000平方米的STELIALAB研发中心，占据IndustriLAB左半部，后者是位于STELIA园区南侧的区域技术与培训设施。STELIALAB专注于复合材料、装配和数字技术。

参观从salle blanche（洁净室）开始，这是一个相当大的开放空间，配备袋装材料和铺层工具。Simon Maire-Vigueur解释说，团队使命是为大型复杂零件寻找低成本、大批量生产的未来。热固性复合材料工业化包括高速AFP和液体树脂灌注（LRI）工艺，如树脂传递模塑（RTM），用于机翼部件、水平尾翼和垂直尾翼等大型闭合箱形结构。

离开洁净室，进入配备Coriolis设备的AFP室，可铺设长达4米的部件。Maire-Vigueur指出，该设备专供研发，年占用超200天。STELIALAB开发了将AFP制造的干式加强筋和蒙皮经烘箱或自加热工具实现非高压釜固化（OOA）的工艺。“我们倾向于采用注射压力较低的LRI，因为能使用更便宜的工装，”Maire-Vigueur说。

TPC技术路线图

该AFP设备还用于铺设全热塑性复合材料（TPC）直升机机身/尾锥演示件蒙皮，属于ARCHES TP开发计划。该演示件在2017年巴黎航展和2018、2019年JEC World展出，采用8股0.25英寸宽碳纤维/聚醚酮酮（PEKK）预浸带，激光加热铺设。“我们在铺层过程中通过AFP集成了防雷击保护，”Maire-Vigueur说。“蒙皮使用Kapton袋膜OOA固化，实际上不太方便。”Omega型加强筋由采购的单向预浸带平板经Aviacomp（法国图卢兹）冲压成型制得。机框采用相同工艺，但使用Porcher（法国巴迪尼耶尔）供应的织物预制板，在Cetim（法国南特）冲压成型。机框采用常规机械紧固，但加强筋采用自动化动态感应焊接连接。“这实现了更低成本和新设计可能性，”Maire-Vigueur说。“我们还演示了包覆成型连接点，如电气线束安装点。”

谈到项目挑战，Maire-Vigueur提到铺层、焊接和15个月工期。“即使实现织物冲压成型且变形极小也非易事，”他补充。虽由STELIA图卢兹设计办公室完成尾锥设计，但全程生产由STELIALAB监督。不过，ARCHES TP只是STELIA Aerospace热塑性复合材料路线图的一步。公司持续开发TPC技术，旨在未来几年验证全尺寸TPC机身可行性。

重塑未来航空结构

离开AFP室，穿过由临时墙分隔的保密“开发单元”大厅，来到配备Scholz（德国科斯费尔德）小型高压釜（耐450℃）和树脂灌注注射机的区域。“因路线图目标是OOA固化，我们实际上将高压釜当烘箱用，无压固化热塑性复合材料，”Maire-Vigueur解释。旁边是裁剪间和配备NDT设备（含小型C扫描系统）的区域。

再转入大型测试实验室。“可研究抛光截面进行质量控制和材料工艺调查，”Maire-Vigueur说。实验室配备Romer（英国Hexagon Manufacturing Intelligence）测量臂、纤维体积含量、硬度和化学测试设备。“我们所有研发工程师都能自主进行材料和工艺控制，”Maire-Vigueur指出。“我们培训他们从设计到制造再到成品检测测试全流程操作。这对理解整个工艺、快速评估疑似问题及根因至关重要。设计不与制造和质量检测割裂。”

最后一站是围墙内的大型自动化实验室。透过门缝可见探索机器人/协作机器人新装配工艺的工作。“我们在研究更小、更功能化的工装，设想如何更快、更低成本地装配零件，”Canal说。“我们的文化是突破边界、开拓新疆。我们在机器人应用上一直是领跑者，现在在复合材料技术上也是领跑者。我们已证明重塑未来的能力，且永不止步。”

下一代航空航天制造

商业航空业预计未来20年将翻倍，满足客货机需求需要新技术和前所未有的制造速率。

在CompositesWorld、Modern Machine Shop和Additive Manufacturing的故事合集中了解将塑造下一代飞机的材料和工艺，可免费阅读或下载。点击获取。