【工业4.0案例分析之三一】空中客车APWorks的数字化制造

APWorks是空中客车（Airbus）的全资子公司，由于其现代化的生产流程为人所知。APWorks的产品不仅应用于航空领域，更被应用到各行各业。在3D打印方面，APWorks的业务涵盖了零部件优化设计、自适应物料以及高质量批量生产。APWorks的客户来自机器人制造、机械制造、汽车、医疗技术和航空航天等各个领域，充分发挥增材制造的优势：较快生产、较低重量、较少材料损耗。通过这种技术，APWorks能完成迄今为止最为复杂的几何图形制造。除了致力于增材制造，APWorks还参与空中客车开发团队的创新项目和技术。

APworks借助在线质量监督系统优化碳纤维复合材料的生产流程

碳纤维复合材料（CFK）的生产过程中需要大量工人手动操作。这导致需要在生产中和生产后投入大量成本来保证质量。新的测量系统可实时记录质量和工艺参数，从而为整体生产优化奠定了基础。待分析的数据记录了组件及其状态，通过这些数据可以追溯到质量缺陷的原因。在数字化框架下持续收集数据，可以实现日后的优化。

对欧洲航空业来说，在碳纤维复合材料（CFK）的生产过程中，减重和降低成本是核心问题。APWorks测量系统显著减少了质量检测的时间。通过对每一个错误的追踪，避免了重复的错误。因此，可靠性和生产率都将提高。从更长远角度来看，这减少了碳纤维复合材料的重量和成本。APWorks已着手研究自动化纤维制造流程中的误差检测系统，这项技术将被拓展至更广泛的生产流程中，从而塑造数字化的智能生产，建立起一个“数字化工厂”。这将是第一次有可能在流程链中实现连续数据采集。同时，已产生的数据将被保存至中央数据库，在实时数据采集的基础上，还可能完成数据分析和工艺优化。这些数据可以在不同机构之间相互通信，以实现跨区域的产品优化。例如，在生产飞机部件的过程中，APWorks可以直接识别生产的误差，以此来为制造商节约成本和时间。

APWorks改变3D打印的价值链

3D打印（学名“增材制造”）越来越受欢迎，现在3D打印已不仅限于快速成型，它作为制造方法已获得认可。3D打印的基本优势显而易见：借助3D打印技术可以在很短的时间内生产复杂的几何形状组件，并且可以减轻组件重量，另外材料消耗也很少。因此，3D打印在航空航天领域具有巨大潜力。

APWorks的工作重点在于空中客车的增材制造技术研究创新项目和技术商业化。Airbus APWorks公司的总经理Joachim Zettler，说：“结合现代化制造方法和新型材料的优势，可显著优化现代零部件的性能。”

APWorks和SAP宣布合作加快3D打印在航空航天业的引进和标准化。APWorks计划利用最近由SAP推出的3D打印服务。这需要3D打印专家和终端用户的相互连接。借助SAP这项服务，APWorks可以生产3D打印组件，如扶手、灯座，并且优化燃料消耗和减少二氧化碳的排放量。除此之外，APWorks也可以更好地处理实时零部件订货，为航空航天业和其他行业的安全应用提供合格的产品。

另外，为了实现空中客车的研究目标，APWorks现已开发了Scalmalloy®材料，它是一种高性能铝粉。Scalmalloy®是一种耐腐蚀的材料，其强度接近钛、重量与铝相当，同时韧性很强。在3D打印过程中，使用Scalmalloy®可达到铝-硅粉末打印的两倍强度。这种独特的组合对航空航天业、汽车业和机器人业中的高性能应用来说尤为重要。Scalmalloy®是由APWorks专门制造和销售。

APWorks提供了现代化的制造方法和更优质的3D打印材料。3D打印的整个价值链将得到优化：从适当的选材再到合格组件的制造。

APWorks的不同市场领域

航空——APWorks通过创新将效率和安全捆绑

更高、更远、更快——航空行业要求极高。要在最短时间内将人和物从A地运往B地，APWorks专注于安全性和高效率。减少重量和更低的材料投入是我们关注的两大主题。航空航天领域都希望实现最高的质量，并通过大量的认证进程实现这一目标。从可快速生产零部件，到实现重量减少的内部结构优化，再到开发高承重的零部件，AP Works使新功能得到实现，设计得以创新，并以此优化零部件的压力分布。

机器人——APWorks通过创新推动自动化进程

机器人制造技术已经越来越被应用到不同领域，用以规避人员面临的危险处境或实现生产过程的高质量和反复生产。为解决上述问题，在机器人结构中加入例如传感器和电脑操控等功能显得尤为重要。机器人系统的设计应与自然相适应——这就是所谓的仿生学——为此我们应专注于力线通量的优化。
在机器人工业中，可以通过3D打印技术实现仿生优化和仿生设计。可为零部件装配散热通道或液压管路等功能。将零件群组装成完整的部件，通过优化减少重量。

机器制造——APWorks通过创新对产品进行切割

如何为其工业客户的个性化要求找到专门的解决方案？机械制造行业的生产商正面临这样的挑战。此外，对于特定产品批量生产等，他们也亟需统一且灵活的标准纲领——并借由这样的方法提高工作效率并降低成本。
APWorks通过3D打印技术生产零部件来优化整体组装，一些如冷却通道或液压管路可以直接打印到机器上。与此同时，机器整体的稳定性也得到了提升。

汽车——APWorks通过创新实现从0到100的快速提速

在汽车行业，APWorks一直致力于实现更快、更便捷、对环境更友好的设计创新。为此APWorks希望搭建最高质量的共同价值创造链。这种诉求的实现依赖于可信赖的供应商和对认证程序的高要求——同时减少生产时间和材料损耗。3D打印技术被专门用于建造高承重和低重量的零件制造。例如，APWorks通过打印冷却通道能降低重量。在最短时间内完成生产，这一点在摩托运动方面极富前景。

医疗技术——APWorks通过创新拯救生命

该通过创新为对健康状况的诊断、治疗及观察提供新的可能性——这是医疗技术领域面临的最大挑战。在体内植入方面，减轻重量和私人定制是未来的主要研究方向。虽然每项发展都致力于拯救生命并提高质量，但是在医疗技术领域所面临的不断抬高的成本压力也越发显而易见。APWorks通过实现材料最轻化和个性化定制，3D打印技术在医疗技术领域的应用被划分为两部分：通过3D打印技术生产个性化的植入材料；用于打印体液循环的医疗产品和器械外壳。