自动化与扩展现实(XR)工具旨在以下一代航空航天生产速率扩大复合材料粘接固定的应用规模。

Click Bond为航空航天、国防、船舶、汽车和工业项目设计和制造了4000多种粘合紧固件。

长期以来，粘合剂粘合一直被誉为航空航天中固定复合材料结构的理想方法。与传统的钻孔和螺栓连接不同，粘合避免了纤维损坏、分层风险和增加的重量，从而产生更坚固、更轻的组件，从而保留了先进复合材料的固有性能。然而，尽管粘合剂粘合具有优势，但需要大幅提高生产率。挑战在于可扩展性。粘合剂粘合要求表面清洁度、应用精度和固化压力精确——所有这些都会增加时间、劳动力和成本。

随着增加航空航天生产率的必要性的增加，特别是商业客机和下一代飞机计划的计划——所有这些计划都可能包括越来越多的复合材料结构，以及电动垂直起降(eVTOL)飞机的兴起——一股新的自动化和数字工具浪潮正在兴起，以在不影响可靠性的情况下为粘合紧固操作带来可扩展性和可重复性。

在既有的传统方法基础上进行构建

这一转变的领导者之一是Click Bond(美国内华达州卡森市)，这是一家由飞行员兼发明家查理·赫特(Charlie Hutter)于1987年创立的家族企业。Click Bond是一家全球供应商，为航空航天、国防、海事和机动市场提供粘合紧固件和安装系统，最初是一种简单的箔片补丁，用于修复Hutter飞机上泄漏的铆钉。

使用结构粘合剂将Click Bond紧固件连接到基材上，消除了钻入敏感复合材料的需要。

多年来，该公司的解决方案已在许多飞机项目中使用，并使行业中的主要负责人相信，粘合剂粘合更强、更轻、更快。Click Bond拥有包括螺柱、支架和电缆扎带支架在内的组合，设计了要粘合而不是铆接的紧固件，由专利夹具系统提供支持，该系统确保可重复性和性能与传统的固定板相当—所有这些都不需要钻孔。

Click Bond的重点一直是消除流程中的可变性。对于每个紧固件，一次性夹具确保正确的压力量和施加的粘合剂的精确量。此外，通过有效的现场培训计划和维修套件，该公司稳步改善了各地技术人员的安装，并扩大了粘合剂粘合的市场。

Click Bond的高级产品应用和战略经理比尔·佩雷斯（Bill Perez）表示：“我们能够实现与铆接螺母板相同的性能特征，但我们能够消除所有不必要的孔。”

该方法是复合材料气动结构的理想选择，因为虽然复合材料提供了轻质强度和设计灵活性，但机械紧固件的钻孔可能会引入应力集中、纤维损伤和潜在的长期耐久性问题。粘合紧固件通过直接粘合到复合材料表面来解决这些问题，因此不会引入孔，这将使整个结构面临风险。如果处理得当，这些粘合紧固件能够匹配或超过钻孔紧固件的强度。

然而，这个过程可能是时间和劳动密集型的。传统上，粘合紧固件的安装是一个手动过程。技术人员通过清洁、研磨和激活复合材料表面(通过使用等离子体、化学或机械处理来增加表面能)来制备复合材料表面；分配混合粘合剂；用夹具定位紧固件；并将其保持在压力下，直到固化。为了适应未来的需求，Click Bond正在投资自动化和数字解决方案，开发标准化粘合过程每个阶段的系统。

Click Bond的数字解决方案使用AR动力耳机将3D放置模板投射到机身上。自动化和扩展现实（XR）

佩雷斯说：“目标是确保每一条连接都完全一致，无论其是在第一天还是第1000天安装，也无论是由技术人员A还是技术人员Z进行安装。”自动化使我们能够自信地快速扩展连接固定技术。Click Bond正在利用数字工具来提高车间的效率。粘合紧固件的一个持续挑战是在大型复合材料面板上精确定位紧固件，这一过程传统上需要使用复杂的夹具和模板—这两种夹具和模板都会增加时间和成本。该公司推出了一项名为“数字解决方案”的计划，使用扩展现实(XR)平台以数字方式指导紧固件放置。佩戴XR耳机的技术人员看到投射到结构上的增强覆盖物，指示每个紧固件应粘合的确切位置。好处很明显：

• 更快的安装消除了布局步骤和物理模板。

• 实时检查验证紧固件放置在公差范围内，精确到1毫米。

• 数字可追溯性自动记录安装记录，包括谁放置了每个紧固件以及何时放置。

这一创新解决了关键的行业挑战，如适应设计变更的灵活性、最大限度地减少返工风险、克服劳动力技能短缺和通过增强可追溯性管理产品复杂性。该方法还提供了直观的3D程序和沉浸式体验，通过加快产品制造开发、降低生产风险和将复杂程序转换为清晰的视觉步骤来转换操作。其目的是通过工艺验证实现更高的首次质量。此外，它还使员工能够快速学习，参与数字第一代，并为再培训提供快速程序进修。这些解决方案通过提供准确的流程信息、捕获专家知识和实现可追溯性的数字验证，进一步确保了准确性和合规性。

这个直观的过程引入了验证和质量控制，确保了更高的精度。

在Vertical Aerospace(英国布里斯托尔)的一项试点计划中，Click Bond XR制导安装的合并将组装任务的预定3周减少到只有5天，消除了手动测量以及创建和放置笨重的对准模板。垂直航空航天公司还采用了Click Bond XR，用于粘合紧固件的位置和放置，这缩短了数千个组件的设置、安装和验证时间，减少了数周的劳动力和时间。

展望未来：创新与整合

下一代单通道(NGSA-Next-generation single-aisle)商用飞机计划将需要供应链，使其能够每月生产多达100架飞机—这比每月58架A320和每月40架737的现状有了很大的进步。此外，随着先进空中机动(AAM)飞机获得资格并向商业化推进，eVTOL制造商的目标是比传统航空航天更接近汽车制造业的费率。

通过自动化表面准备和粘合剂应用，Click Bond自动粘合系统旨在减少安装时间，提高一致性并提高操作员的安全性。

随着复合材料深入主流航空航天结构—从商业单通道飞机到垂直起降结构—对保持结构完整性同时支持高速生产的紧固方法的需求只会增加。

虽然Click Bond的产品和引导安装独立工作，并且不需要可靠，但其传统技术与使用自动化技术进行扩展的完美匹配。该公司继续通过研究和合作伙伴关系推动粘合紧固件的边界。

Click Bond继续扩大其科学专业知识的一个例子是其最近收购了Brighton Science(美国俄亥俄州辛辛那提市)，这是一家专门从事表面智能和粘附测量技术的公司。此次收购旨在增强Click Bond在提供经过科学验证的粘合解决方案方面的能力，提高各种行业的可靠性和可扩展性。

该公司还在探索新的粘合剂配方、先进的机器人平台和数字工作流程的深度集成。未来的系统可能会结合机器视觉、人工智能驱动的检查和闭环反馈，以进一步提高可靠性。此外，Click Bond正在与标准机构和OEM合作，对粘合紧固做法进行编纂，确保符合航空航天公司的严格认证要求。

佩雷斯说，该公司设想了全闭环集成，其中系统不仅指导安装，还自我验证粘合剂固化，记录粘合质量指标，并将数据输入飞机结构的数字孪生。

“这是全闭环集成的力量，”他指出。“我们设想将您当前的所有流程、检查报告、培训、验证、验证完全集成，然后将其反馈到数字化的一组文档中，这些文档将伴随着机身的寿命。”

原文《Bonded fastening meets the digital factory》