Incorporar miles de agujeros de remache con precisión constante en compuestos de CFK-Alu para piezas de avión requiere brocas de VHM perfectamente diseñadas de la más alta calidad. Scheinecker, una dirección líder en herramientas de precisión 'made in Austria' y con exactamente 50 años en el negocio, las construye en el menor tiempo posible, aumentando en el proyecto más reciente el tiempo de vida en un 130 por ciento o más en comparación con las especificaciones del cliente. Garantías de éxito clave de la herramienta: el recubrimiento de diamante CVD BALDIA COMPOSITE DC y su fabricante Oerlikon Balzers.
Los plásticos reforzados con fibra de carbono (CFK) entusiasman a los diseñadores en la construcción ligera de aviones, pero hacen sudar a los expertos en mecanizado. En su camino a través de un compuesto, una broca se encuentra con fibras de carbono superfuertes y resina epoxi más blanda, y en materiales compuestos también puede encontrar capas de titanio o aluminio dúctil con propiedades de mecanizado completamente diferentes. Es fundamental evitar la delaminación, es decir, la rotura de fibras al entrar y salir la broca. Porque esto conduce, en última instancia, a tolerancias divergentes en relación con el diámetro, la forma y la calidad de la superficie de los miles de agujeros que deben albergar remaches para la montaje estable de los componentes.
Una tarea extremadamente complicada, para la cual el fabricante austriaco de herramientas de precisión Scheinecker, que celebrará su 50 aniversario en 2025, aporta 35 años de experiencia en el campo de la aviación y el espacio. 'Examinamos cada caso de aplicación hasta el más mínimo detalle en el lugar del cliente, antes de que entre en juego el diseño', explica Dino Lirk, director técnico de Scheinecker.
Así fue también cuando un renombrado fabricante de aviones se acercó y preguntó por una broca que pudiera manejar el mecanizado mejor que la herramienta anterior tras un cambio de material. Se trataba de material en pila compuesto por varias capas de fibra de carbono y aluminio para componentes en el área del ala de un avión de pasajeros. Para mecanizar de manera segura estos materiales heterogéneos de manera limpia durante un largo tiempo de uso, el sustrato, la geometría, la microestructura de corte y el recubrimiento de la herramienta deben armonizar perfectamente. Los austriacos prestan atención al flujo de virutas, la ruptura controlada de virutas y la estabilidad de la herramienta al diseñar la geometría. Además, el enfoque está en la calidad de la superficie, la precisión de redondeo y la rigidez de la broca.
Dado que el recubrimiento juega un papel fundamental para un rendimiento óptimo, Scheinecker optó por BALDIA COMPOSITE DC, un recubrimiento de diamante de su socio de larga data Oerlikon Balzers. Desarrollada específicamente para el mecanizado de materiales compuestos, la capa CVD (Chemical Vapour Deposition) nanocristalina protege contra el desgaste por CFK altamente abrasivo y la carga térmica, así como contra la adhesión y la formación de rebabas por aluminio. Oerlikon Balzers produce la protección de la superficie con precisión micrométrica y controla el grosor de la capa para cumplir con los valores de tolerancia, que se encuentran en el medio de los límites superior e inferior aplicables. De este modo, BALDIA COMPOSITE DC permite tolerancias muy estrechas en el diámetro de la herramienta y los agujeros. Un tratamiento previo especial apoya aún más la importante conservación de bordes de corte muy afilados, alta seguridad de proceso y calidad constante de los agujeros.
Scheinecker diseñó la herramienta de VHM para su uso en una unidad de avance de taladrado semiautomática (ADU/Advanced Drilling Unit) - un novedad, ya que los componentes mencionados anteriormente solo se taladraban manualmente. La geometría junto con la broca se midió y produjo con un esfuerzo muy alto y las máquinas más modernas. Las pruebas se realizaron en estaciones propias así como en el cliente.
Más de un 130 por ciento más de tiempo de vida en solo cuatro semanas
Ya en el primer intento se lograron 600 agujeros, y ahora son más de 1,000. 'Con 1,000 agujeros estamos ya un 130 por ciento por encima de los requisitos del cliente. A través de más ajustes en el grosor de la capa y geometrías, se esperan tiempos de vida aún hasta un 30 por ciento más altos', resume Dino Lirk. Desde la primera inspección del componente hasta la herramienta terminada y entregada, solo pasaron alrededor de cuatro semanas, no un caso excepcional, sino el tiempo de entrega promedio en Scheinecker. En el mercado, más de diez semanas son comunes, dice Lirk.
El tiempo de vida y la velocidad de implementación no fueron, en última instancia, el resultado de la muy buena colaboración con Oerlikon Balzers. 'En tales proyectos, preguntamos de inmediato por todos los factores relevantes y luego decidimos rápidamente, basándonos en nuestra experiencia, qué capa y qué grosor son apropiados. De Scheinecker recibimos a tiempo toda la información necesaria, de modo que podemos recubrir y entregar rápidamente herramientas de prueba', explica Dirk Schmidt, gerente de producto y cuentas clave de diamante en Oerlikon Balzers.
'Por estas razones, trabajamos exclusivamente con Oerlikon Balzers como socio de recubrimiento', afirma Ulrike Scheinecker-Graul. La directora general de Scheinecker recibió, de cierta manera, una confirmación del buen trabajo en equipo directamente del cliente: este calificó los costos por agujero logrados con la herramienta de perforación altamente eficiente como el mejor resultado que ha podido alcanzar en un proyecto de este tipo.
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