航空航天公司如何利用 MES 将增材制造提升到新的水平？

航空航天和国防 (A&D) 行业是最早采用 3D 打印的行业之一。大多数主要的航空航天原始设备制造商和供应商都使用 3D 打印进行功能原型制作、工具制造和最终用途零件的轻量化。

在寻求在航空航天领域扩展 AM 的同时，具有前瞻性的 AM 用户正在研究实现可重复 AM 工作流程的方法。然而，实现可重复性和确保 AM 零件质量仍然说起来容易做起来难。

那么，航空航天和国防公司一旦采用了增材制造，将面临哪些挑战？更重要的是，哪些解决方案可以帮助他们克服这些挑战并从数字化制造中获益？

航空航天和国防工业中的增材制造

Covid-19 大流行导致 2020 年全球航空客运空前停顿，给飞机制造商带来了许多不利后果。

为了更好地为业务复苏做好准备，航空航天制造商和供应商已转向数字技术，其中包括增材制造，以缩短交货时间、提高燃油效率并提高航空旅行的整体可持续性。

虽然 AM 对航空航天公司来说并不是什么新鲜事，但直到最近，该技术才变得足够先进，可以用于功能性航空航天应用。

然而，AM技术和围绕它的工艺还远未完全成熟。虽然该行业不断开发新的标准、材料和系统，但对于大多数公司来说，实现可重复的 AM 是一项艰巨的任务。

详细了解 A&D 中的 3D 打印应用：

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航空航天可扩展增材制造面临的五个挑战——以及增材制造的 MES 如何提供帮助

1.符合行业标准并获得 AM 部件的飞行认证

A&D 参与者在高度监管的环境中运营。公司必须遵守有关信息安全、合同定价和项目成本的法规。他们还受到审核和产品完整性要求的约束。

所有飞机的设计、生产和维护都需要获得美国 FAA 和欧洲 EASA 的批准。虽然这些法规对乘客和运营商的安全至关重要，但它们也使 OEM 和供应商必须保持其产品和服务的高质量标准。

确切的要求同样适用于增材制造的零件。虽然航空航天领域的 3D 打印标准和法规正在逐步制定，但航空航天公司在建立促进合规性和审计控制的工作流程方面面临着持续的挑战。

MES 如何支持合规性

用于增材制造的 MES 软件通过收集、跟踪和控制有关零件和流程的实时数据，使航空航天原始设备制造商和供应商能够提高对 AS9100 等监管要求的合规性。

此信息使管理人员能够做出更明智的决策，从而有助于改进对影响产品质量的领域的管理。

MES 的另一个好处是设计控制。 MES 帮助制造商确保遵循工程设计的过程。这种强制执行支持操作的标准化，进一步提高可追溯性和可重复性。

2.缩短 AM 零件的交货时间和供应链长度

商业 OEM 的记录订单簿支持 8-10 年的向前生产。

随着原始设备制造商提高产量以交付大量积压订单，供应链中不同级别的供应商将面临及时交付、同时保持质量和控制成本的压力。

许多供应商已投资增材制造能力，以支持关键飞机部件的更快生产，包括机舱部件和发动机部件（例如燃烧室、喷射器、泵和主推进剂阀门）。

但为了跟上不断增长的需求，运营 AM 运营的航空航天公司必须确保达到正确的卓越运营水平。

实现这一卓越水平需要原始设备制造商和供应商整合他们的供应链网络。这里的关键挑战是，许多公司仍然不知道可以连接供应链不同部分的 AM 可用解决方案。

MES 如何促进数字供应链

为 AM 创建集成供应链意味着建立一个数字化、集中化的平台，用于管理、路由和跟踪不同供应商的工作。

用于 AM 的领先 MES 解决方案使公司能够直接与其首选供应商和分包商联系。通过建立供双方使用的平台，公司可以创建一个网络，简化与供应商的沟通，并实现生产和后处理工作的路由。

高级 MES 解决方案可以更进一步，允许基于预定义参数（例如提前期和成本）自动路由作业。

3.降低 AM 成本和高价值材料的浪费

3D 打印功能性飞机部件需要高质量的飞行级材料。这种材料，无论是碳增强复合材料还是钛等金属，都非常昂贵。

为了经济高效地在航空航天中使用增材制造，公司需要确保有效使用材料。然而，这并不容易。

想象一下您使用钛粉开始构建的场景。您的 3D 打印机已经运行了几个小时，熔化并固化了高成本金属粉末层。一旦作业完成，您就会发现部件出现故障，并且故障发生在作业中间的某个地方。

就钛粉而言，这意味着价值数千美元的机器时间和材料浪费。

不幸的是，这种情况在 AM 中并不少见。当失败的构建发生时，航空航天公司应该考虑减少浪费的方法。

MES 如何帮助节省成本

增材制造执行系统可以帮助航空航天公司在上述情况下节省成本并减少材料浪费。

如何？

先进的 MES 解决方案可以与 AM 系统集成以进行实时机器监控。因此，例如，当印刷过程中发生错误时，操作员可以通过 MES 得到通知并停止机器，以免浪费太多昂贵的材料。

另请阅读：如何利用 3D 打印机监控来扩展增材制造？

4.确保 AM 数据的 IP 保护

降低知识产权侵权风险，尤其是设计文件和生产参数等敏感数据，对 A&D 公司而言至关重要。

这就是为什么在管理 AM 操作时使用支持 IP 保护并确保数据保持完整的系统至关重要。

附加 MES 如何增强安全性

为保证数据安全，先进的附加 MES 系统（无论是内部部署还是基于云）旨在满足航空航天特定的安全和数据管理行业标准。

除此之外，航空级添加剂 MES 具有系统安全和安全数据交换的内部能力。例如，这包括限制任何未被授权访问应用程序的人访问系统。

此外，现代附加 MES 解决方案还支持单点登录 (SSO)——一种企业用户身份验证工具，使用户能够仅使用一组凭据登录并访问多个应用程序和网站。

SSO 以多种方式降低安全风险。例如，用户不再需要跟踪数十个密码，而航空航天组织可以通过双因素身份验证等技术加强身份安全。

5.为 AM 操作建立可见性和可追溯性

AM 的复杂性和数字性质需要实时可见性和灵活控制。然而，也许有些矛盾的是，采用 AM 等先进技术的公司继续依赖传统系统（如打印输出和电子表格）来收集数据和组织增材生产。

纸是可见性的黑洞，人工收集在纸上的数据容易出错。

除了纸张，许多公司错误地依靠他们的 ERP 来弥合可见性差距。然而，ERP 系统难以充分跟踪和管理工作。

作为一个交易系统，ERP 在生产价值链的上游工作。它管理订单和财务交易，但无法捕捉工作流中所需的细微差别或因果关系。

对 AM 生产的强大可见性可以轻松识别错误并发现改进机会。以下是附加 MES 如何提供帮助。

增材制造 MES 如何提高生产可见性

MES 在增材制造运营的中心发挥着关键作用，连接车间人员、AM 系统、后处理站、物流、销售和规划。它能够协调这些不同的职能并向关键利益相关者提供可见性，从而推动整个组织的绩效和合规性。

从本质上讲，它为所有对成功增材制造至关重要的活动提供了一个窗口。

例如，添加剂 MES 通过提供对生产计划和机器利用率的实时洞察来实现 AM 生产的可见性。

想象一种情况，经理可以在实时仪表板上看到 AM 机器的性能。配备了实时查看正在发生的事情的能力，经理可以与操作员一起识别性能不佳的设备，采取主动行动并保持整体性能。

最终，当各个级别的团队都触手可及的实时生产信息时，整个 AM 设施的运营效率会更高。

航空航天中的增材制造：通过 MES 实现可重复性和质量

增材制造已成为飞机制造商工具箱中不可或缺的技术。因此，问题不是为什么要采用 AM，而是如何确保其在生产中的效率和可扩展性。

一种证明必不可少的解决方案是附加 MES。添加剂 MES 专为满足 AM 的独特要求而设计，有助于建立合规、以质量为导向的工作流程。此外，它以数字方式将车间与组织的其他部分连接起来，收集和传播提高绩效所需的准确、实时的数据。

归根结底，数字基础设施是实现高效 AM 的关键。航空航天公司可以通过增材制造 MES 为此类基础设施奠定基础，并确保其在未来数字化制造中的竞争力。

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