Inconel 718 est un alliage à base de nickel qui résiste à des températures extrêmes et à des différences de pression – idéal pour une utilisation dans l'aéronautique et l'espace. Cependant, son usinage impose de fortes exigences aux machines, aux outils et au fluide de coupe (KSS). Afin que ce dernier soit toujours propre, tempéré et disponible en quantité suffisante, le principal fabricant de moteurs allemands MTU Aero Engines a opté pour une installation centrale de nettoyage de KSS et d'élimination des copeaux (ZKSS) de KNOLL.
MTU – ces trois lettres représentent dans l'aviation une technologie de pointe. L'entreprise, dont le siège est à Munich, est spécialisée dans le développement, la fabrication et la maintenance de moteurs civils et militaires de toutes les classes de poussée et de puissance. L'usine de Munich n'est pas seulement le siège administratif, mais aussi un site de production important.
Ici, entre autres, des composants pour les moteurs à turbine de ventilateur à haute efficacité écologique de Pratt & Whitney sont fabriqués, permettant d'économiser environ 25 % de carburant par rapport aux entraînements conventionnels.
Ces moteurs sont très demandés, c'est pourquoi MTU s'attend à un volume de production croissant à cet égard. Une prévision qui a également été déterminante pour la construction d'un nouveau bâtiment de production à plusieurs étages, dont le rez-de-chaussée sera en grande partie automatisé pour le tournage et le fraisage de disques de turbine à basse pression à partir de début 2024.
« Pour garantir une sécurité maximale des processus dans cette nouvelle fabrication, un approvisionnement fiable en fluide de coupe propre et exactement tempéré est essentiel », souligne le responsable de l'atelier, Zeljko Leovac. « Cela ne peut être réalisé de manière économique qu'avec une installation centrale de fluide de coupe. Si chaque machine avait sa propre installation de fluide de coupe, l'espace nécessaire dans l'atelier serait trop important. »
Déjà des expériences positives avec des installations centrales.
Le fait que le contrat pour une telle installation ZKSS ait été attribué à KNOLL Maschinenbau, à Bad Saulgau, a plusieurs raisons. Christina Braun, qui était responsable de l'approvisionnement en ZKSS ainsi que des machines de traitement pour la fabrication des disques de turbines à basse pression et qui est aujourd'hui la cheffe de projet, rapporte : « Nous travaillons avec succès avec les systèmes KNOLL pour le nettoyage des émulsions KSS depuis 40 ans, d'abord exclusivement avec des solutions décentralisées. »
Depuis quelques années, nous avons également installé deux grandes centrales KNOLL dans nos halls de traitement du titane et nous en sommes très satisfaits.
Dans le nouveau hall de production, seul l'Inconel 718 est usiné. « Nous voulions récupérer ces copeaux de manière pure et les soumettre au recyclage », explique Christina Braun, une exigence importante que KNOLL a pu satisfaire tout autant que les demandes d'une disponibilité technique d'au moins 99 %, de redondance continue, de faible besoin en maintenance, de durabilité et de surface minimale.
L'installation KNOLL est située dans une annexe séparée du hall afin de maintenir le calme dans la zone de production. « Cela a déjà fait ses preuves avec les installations ZKSS existantes », soutient la cheffe de projet Braun. Sur environ 190 m2 se trouvent maintenant le réservoir d'eaux usées de 40 m3 avec un convoyeur à bande à grattoir, ainsi qu'un réservoir tampon de la même taille, en cas de grandes opérations de maintenance. En plus des pompes, des filtres et d'autres composants, il y a également une gare de conteneurs à chips automatisée.
Composants KNOLL sur les machines-outils
Mais le service KNOLL commence déjà dans l'atelier de production. Plus précisément, aux centres de tournage et de fraisage, que les fabricants de machines ont équipés de stations de surpression KNOLL - pour un approvisionnement interne en liquide de refroidissement (IKZ) efficace des outils.
De plus, les machines sont équipées de stations de retour avec des broyeurs de copeaux pour le transport de l'huile de coupe et des copeaux vers l'installation centrale. Lothar Schmid, responsable de ce projet chez KNOLL, mentionne :
« Les broyeurs utilisés ont été spécialement conçus pour les copeaux abrasifs en Inconel et testés avec des copeaux originaux. »
Lors de la conception des stations de refoulement, l'équipe de projet a pris en compte à la fois la hauteur de refoulement jusqu'au plafond de l'atelier et la quantité de mélange de copeaux et de liquide de coupe générée.
Préparé pour l'avenir
Le nouveau système de fabrication MTU sera équipé en deux phases d'un total de huit centres d'usinage et de sept centres de fraisage, ainsi que d'un équipement de chargement et de déchargement de pièces et d'outils entièrement automatisé. Dans la phase actuelle, seule la moitié de la capacité est disponible. La seconde phase devrait être réalisée à long terme d'ici 2036.
L'installation centrale de liquide de coupe est déjà conçue pour la phase finale, avec un volume de réservoir d'environ 40 m3 et un débit maximal de 3 300 l/min. De plus, un deuxième réservoir de taille équivalente est installé, dans lequel la totalité du liquide de coupe peut être tamponnée pour de grands travaux de maintenance.
La finesse de filtration nominale requise de 25 µm est atteinte en trois étapes : tout d'abord, une sédimentation a lieu dans le réservoir des eaux usées. Ensuite, le liquide de coupe passe par une station de relevage et traverse trois filtres à tambour avec une largeur d'ouverture de 0,2 mm, puis enfin deux filtres à lavage inversé, qui garantissent la qualité de filtration principale de 25 µm.
Équipement spécial complet
Pour garantir la haute qualité du KSS et des pièces usinées à long terme, des composants supplémentaires sont nécessaires. Par exemple, un filtre à vide KNOLL VL1000 avec un filtre de 20 µm est installé, qui nettoie le milieu rincé. Également actif dans le sens de l'entretien du bain, un séparateur centrifuge fonctionnant en dérivation empêche l'accumulation de particules fines dans le KSS. Un séparateur magnétique en aval élimine également les résidus de tuyauterie du KSS, causés par les copeaux abrasifs en Inconel. Un séparateur d'huile étrangère est également présent, qui élimine les composants de lubrifiant indésirables.
Un bon entretien en vaut la peine.
L'entretien de l'émulsion de liquide de coupe ne se limite pas à la filtration, la composition doit également être exactement correcte. Il est donc essentiel de prélever un échantillon une fois par semaine et de l'analyser en laboratoire. « Une fois pour tout le système de production », souligne Zeljko Leovac. « Dans les systèmes de liquide de coupe décentralisés, un échantillon doit être prélevé à chaque machine et ajusté si nécessaire. L'installation centrale permet d'économiser beaucoup d'efforts de maintenance à cet égard. »
Le remplissage de l'installation KSS se fait de manière automatisée. De l'eau de ville ou de l'eau déminéralisée est dosée avec un concentré KSS mélangé. D'autres additifs tels que des fongicides et des agents anti-mousse peuvent également être ajoutés automatiquement pour maintenir la stabilité du KSS. Selon l'expert en fabrication Zeljko Leovac, cela est extrêmement important pour garantir "une qualité constante des pièces."
Gare de conteneurs pour l'élimination des copeaux
Comme mentionné au début, le fraisage des disques de turbine basse pression génère une grande quantité de copeaux. Dans le cas de l'Inconel pur, il ne s'agit pas de déchets, mais d'une matière première précieuse. C'est pourquoi MTU collabore avec une entreprise de recyclage qui reprend les copeaux, les fond et les remet à disposition en tant que matière première.
Les planificateurs d'installations KNOLL avaient donc aussi pour tâche de s'assurer que les copeaux séparés du KSS soient automatiquement remplis dans des conteneurs spéciaux fournis par MTU. Comme le volume d'un conteneur n'est pas suffisant pour 40 heures de fonctionnement sans opérateur le week-end, une gare de conteneurs devait être réalisée, permettant de remplir et de stocker automatiquement plusieurs conteneurs.
Automatisation
"Nous avons pu tirer parti de l'expérience acquise lors de projets précédents", mentionne Gerhard Fink, responsable des ventes régionales chez KNOLL. "Nous avons également équipé les deux autres installations centrales chez MTU d'une station similaire, que nous avons ici perfectionnée et adaptée aux conditions actuelles." Il a été particulièrement exigeant de rendre la station de chargement et de déchargement accessible pour le chariot élévateur dans des conditions d'espace restreint tout en respectant les distances de sécurité.
Il était avantageux que l'équipe de planification puisse également s'appuyer sur le savoir-faire du département d'automatisation de KNOLL, spécialisé dans les systèmes de transport. La solution mise en œuvre est donc basée sur un système de transport à rouleaux de stockage développé par KNOLL, qui offre de la place pour jusqu'à sept conteneurs (une section de stockage pour trois conteneurs pleins et trois vides, ainsi qu'un emplacement dans la station de remplissage).
Partenariat sur un pied d'égalité
De la conception à l'assemblage de l'installation centrale KSS et de la gare de conteneurs - la collaboration entre KNOLL et MTU a été marquée par un grand engagement mutuel. Tous les participants s'accordent à le dire. "KNOLL a toujours pris en compte nos souhaits", affirme Christina Braun. Lothar Schmid souligne que MTU a rapidement accordé toutes les autorisations nécessaires et mis à disposition les moyens nécessaires pour mettre en œuvre rapidement les solutions discutées. Zeljko Leovac se réjouit particulièrement d'une année sans interruption dans l'approvisionnement KSS : "Depuis le remplissage, l'installation fonctionne sans problème. Nous en sommes très reconnaissants."
Contact :
