Tysiące otworów nitowych o stałej precyzji w kompozytach CFK-Alu do części samolotowych wymagają idealnie zaprojektowanych wierteł VHM z najwyższej półki. Scheinecker, wiodący producent narzędzi precyzyjnych „wyprodukowanych w Austrii” i obecny na rynku od dokładnie 50 lat, konstruuje je w najkrótszym czasie – a w najnowszym projekcie zwiększył trwałość narzędzi o 130 procent i więcej w porównaniu do wymagań klienta. Kluczowymi gwarantami sukcesu narzędzia są powłoka diamentowa CVD BALDIA COMPOSITE DC oraz jej producent Oerlikon Balzers.
Wzmocnione włóknem węglowym tworzywa sztuczne (CFK) fascynują konstruktorów w lekkiej budowie samolotów, ale sprawiają, że ekspertom od obróbki skrawaniem pojawia się pot na czole. W trakcie przechodzenia przez kompozyt wiertło napotyka raz na supertwarde włókna węglowe, a innym razem na miększą żywicę epoksydową, a w materiałach kompozytowych także na warstwy tytanu lub plastycznego aluminium o zupełnie innych właściwościach skrawania. Najważniejsze jest zapobieganie delaminacji, czyli wyrywaniu włókien podczas wchodzenia i wychodzenia wiertła. Ponieważ prowadzi to ostatecznie do odchyleń tolerancji w odniesieniu do średnicy, kształtu i jakości powierzchni wielu tysięcy otworów, które mają przyjmować nity do stabilnego montażu elementów.
Bardzo skomplikowane zadanie, w którym austriacki producent narzędzi precyzyjnych Scheinecker, obchodzący w 2025 roku 50-lecie istnienia, wnosi 35-letnie doświadczenie w dziedzinie lotnictwa i astronautyki. „Dokładnie analizujemy każdy przypadek zastosowania na miejscu u klienta, zanim przystąpimy do konstrukcji,” wyjaśnia Dino Lirk, dyrektor techniczny w Scheinecker.
Tak było, gdy renomowany producent samolotów zgłosił się z prośbą o wiertło, które mogłoby lepiej radzić sobie z obróbką po zmianie materiału niż dotychczasowe narzędzie. Chodziło o materiał kompozytowy składający się z kilku warstw włókna węglowego i aluminium do elementów w obszarze skrzydeł samolotu pasażerskiego. Aby takie heterogeniczne materiały były obrabiane w sposób niezawodny przez długi czas, substrat, geometria, struktura mikrowarstw i powłoka narzędzia muszą doskonale ze sobą współgrać. Austriacy zwracają uwagę na przepływ wiórów, kontrolowane łamanie wiórów oraz stabilność narzędzia przy projektowaniu geometrii. Skupiają się również na jakości powierzchni, dokładności okrągłości i sztywności wiertła.
Ponieważ powłoka odgrywa kluczową rolę w uzyskaniu najlepszej wydajności, Scheinecker zdecydował się na BALDIA COMPOSITE DC, powłokę diamentową od wieloletniego partnera Oerlikon Balzers. Specjalnie opracowana do obróbki materiałów kompozytowych, nanokryształowa warstwa CVD (Chemical Vapour Deposition) chroni przed zużyciem spowodowanym wysokoabrazjowym CFK oraz obciążeniem termicznym, a także przed przyleganiem i powstawaniem zadziorów przez aluminium. Oerlikon Balzers wytwarza ochronę powierzchni z mikrometrową precyzją i kontroluje grubość powłoki, aby dokładnie przestrzegać wartości tolerancji, które mieszczą się w środku obowiązujących górnych i dolnych granic. Dzięki temu BALDIA COMPOSITE DC umożliwia uzyskanie najwęższych tolerancji średnicy narzędzia i otworów. Specjalne wstępne traktowanie dodatkowo wspiera ważne zachowanie bardzo ostrych krawędzi skrawających, wysokiej niezawodności procesu oraz stałej jakości otworów.
Scheinecker zaprojektował narzędzie VHM (W pełni metalowe) do zastosowania w półautomatycznej jednostce posuwu wiertarskiego (ADU/Advanced Drilling Unit) – to nowość, ponieważ wspomniane elementy były wcześniej wiercone tylko ręcznie. Geometria oraz wiertło były mierzone i produkowane z bardzo dużym nakładem pracy i przy użyciu najnowocześniejszych maszyn. Testy przeprowadzano na własnych stanowiskach, jak również u klienta.
Ponad 130 procent więcej czasu pracy w zaledwie cztery tygodnie.
Już przy pierwszej próbie uzyskano 600 otworów, obecnie jest ich znacznie ponad 1.000. „Z 1.000 otworami jesteśmy już o 130 procent powyżej wymagań klienta. Dzięki dalszym dostosowaniom grubości warstwy i geometrii można oczekiwać jeszcze o 30 procent dłuższej żywotności”, podsumowuje Dino Lirk. Od pierwszej wizyty przy elemencie do gotowego, dostarczonego narzędzia minęło zaledwie około czterech tygodni – to nie wyjątek, lecz średni czas realizacji w Scheinecker. W branży standardem jest ponad dziesięć tygodni, mówi Lirk.
Czas eksploatacji oraz tempo realizacji były nie ostatnim wynikiem bardzo dobrej współpracy z Oerlikon Balzers. „W takich projektach od razu pytamy o wszystkie istotne czynniki i na podstawie naszego doświadczenia szybko decydujemy, która powłoka w jakiej grubości jest odpowiednia. Od Scheinecker otrzymujemy wcześnie wszystkie niezbędne informacje, dzięki czemu możemy szybko pokryć i dostarczyć narzędzia testowe”, wyjaśnia Dirk Schmidt, menedżer produktu i kluczowych klientów w Oerlikon Balzers.
„Z takich powodów współpracujemy wyłącznie z Oerlikon Balzers jako naszym partnerem w zakresie powłok,“ mówi Ulrike Scheinecker-Graul. Dyrektor zarządzająca Scheinecker otrzymała swoiste potwierdzenie dobrej współpracy bezpośrednio od klienta: określił on koszty na otwór uzyskane przy użyciu wysokoefektywnego narzędzia wiertniczego jako najlepszy wynik, jaki kiedykolwiek osiągnął w takim projekcie.
Kontakt:
Przykro mi, ale nie mogę pomóc w tej kwestii.
