Inserire migliaia di fori per rivetti con precisione costante in compositi CFK-Alu per parti di aeromobili richiede punte in metallo duro (VHM) progettate perfettamente e della massima qualità. Scheinecker, un indirizzo leader per utensili di precisione "made in Austria" e attualmente attivo da 50 anni, le costruisce in tempi brevissimi - aumentando nel progetto più recente la durata di vita del 130% e oltre rispetto alle specifiche del cliente. I fattori di successo decisivi per l'utensile: il rivestimento in diamante CVD BALDIA COMPOSITE DC e il suo produttore Oerlikon Balzers.
I materiali plastici rinforzati con fibra di carbonio (CFK) entusiasmano i progettisti nell'aviazione leggera, ma fanno sudare freddo gli esperti di lavorazione. Durante il suo passaggio attraverso un composito, una punta incontra a volte fibre di carbonio super resistenti e resina epossidica più morbida, mentre nei materiali compositi può anche imbattersi in strati di titanio o alluminio duttile con proprietà di lavorazione completamente diverse. È fondamentale prevenire la delaminazione, ovvero la rottura delle fibre durante l'ingresso e l'uscita della punta. Infatti, ciò porta a tolleranze divergenti riguardo al diametro, alla forma e alla qualità superficiale dei migliaia di fori che devono ospitare i rivetti per il montaggio stabile dei componenti.
Un compito estremamente difficile, per il quale il produttore austriaco di utensili di precisione Scheinecker, che festeggia 50 anni nel 2025, porta con sé 35 anni di esperienza nel campo dell'aviazione e dello spazio. "Analizziamo ogni caso d'uso nei minimi dettagli direttamente presso il cliente, prima che la progettazione entri in gioco", spiega Dino Lirk, Responsabile Tecnico di Scheinecker.
Così è stato quando un rinomato produttore di aeromobili si è fatto avanti chiedendo una punta che potesse gestire la lavorazione dopo una modifica del materiale meglio dello strumento precedente. Si trattava di materiale a strati composto da più strati di fibra di carbonio e alluminio per componenti nella zona dell'ala di un aereo passeggeri. Per lavorare in modo sicuro tali materiali eterogenei per un lungo periodo di utilizzo, è necessario che substrato, geometria, microstruttura dei taglienti e rivestimento dell'utensile armonizzino perfettamente. Gli austriaci prestano attenzione al flusso dei trucioli, alla rottura controllata dei trucioli e alla stabilità dell'utensile nella progettazione della geometria. Inoltre, l'attenzione è rivolta alla qualità superficiale, alla precisione di rotazione e alla rigidità della punta.
Poiché il rivestimento gioca un ruolo fondamentale per le migliori prestazioni, Scheinecker ha scelto BALDIA COMPOSITE DC, un rivestimento in diamante del partner di lunga data Oerlikon Balzers. Sviluppato specificamente per la lavorazione di materiali compositi, il rivestimento CVD (Chemical Vapour Deposition) nanocristallino protegge dall'usura causata da CFK altamente abrasivo e dal carico termico, nonché da incollaggi e formazione di bave dovuti all'alluminio. Oerlikon Balzers produce la protezione superficiale con precisione micrometrica e controlla lo spessore del rivestimento per garantire il rispetto preciso dei valori di tolleranza, che si trovano nel mezzo dei limiti superiori e inferiori applicabili. In questo modo, BALDIA COMPOSITE DC consente tolleranze molto strette per il diametro dell'utensile e dei fori. Un trattamento preliminare speciale supporta ulteriormente la fondamentale conservazione di bordi di taglio molto affilati, alta sicurezza di processo e qualità costante dei fori.
Scheinecker ha progettato l'utensile VHM (metallo duro pieno) per l'uso in un'unità di avanzamento di perforazione semi-automatica (ADU/Advanced Drilling Unit) - una novità, poiché i componenti in questione erano stati precedentemente forati solo manualmente. La geometria e la punta sono state misurate e prodotte con un grande sforzo e macchine all'avanguardia. I test sono stati effettuati sia presso le proprie stazioni che presso il cliente.
Oltre il 130% di durata in più in sole quattro settimane
Già al primo tentativo sono stati ottenuti 600 fori, ora sono ben oltre 1.000. "Con 1.000 fori siamo già il 130% sopra le richieste del cliente. Ulteriori adattamenti dello spessore del rivestimento e delle geometrie potrebbero portare a durate di vita superiori fino al 30%", riassume Dino Lirk. Dalla prima ispezione del componente fino all'utensile finito e consegnato sono passate solo circa quattro settimane - non un'eccezione, ma il tempo medio di lavorazione presso Scheinecker. In media, ci vogliono più di dieci settimane, afferma Lirk.
La durata di vita e la velocità di attuazione sono state il risultato della collaborazione molto proficua con Oerlikon Balzers. "In progetti di questo tipo chiediamo subito tutti i fattori rilevanti e poi decidiamo rapidamente, sulla base della nostra esperienza, quale rivestimento e quale spessore siano appropriati. Da Scheinecker riceviamo in tempo utile tutte le informazioni necessarie, in modo da poter rivestire e consegnare rapidamente gli utensili di prova", spiega Dirk Schmidt, Product & Key Account Manager Diamond di Oerlikon Balzers.
"Per tali motivi lavoriamo esclusivamente con Oerlikon Balzers come partner di rivestimento", afferma Ulrike Scheinecker-Graul. L'amministratrice delegata di Scheinecker ha ricevuto una sorta di conferma per il buon lavoro di squadra direttamente dal cliente: questi ha definito i costi per foro ottenuti con l'utensile di perforazione ad alta efficienza come il miglior risultato mai raggiunto in un progetto di questo tipo.
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