Inconel 718 to stopa na bazie niklu, która wytrzymuje ekstremalne temperatury i różnice ciśnienia – idealna do zastosowań w lotnictwie i kosmonautyce. Jednak jej obróbka skrawaniem stawia wysokie wymagania wobec maszyn, narzędzi oraz chłodziw i smarów (KSS). Aby ostatnie zawsze było czyste, w odpowiedniej temperaturze i w odpowiedniej ilości, wiodący niemiecki producent silników odrzutowych MTU Aero Engines zdecydował się na centralną instalację do czyszczenia KSS i usuwania wiórów (ZKSS) od firmy KNOLL.
MTU – te trzy litery w lotnictwie oznaczają technologię najwyższej klasy. Firma z siedzibą w Monachium specjalizuje się w rozwoju, produkcji i konserwacji cywilnych i wojskowych silników we wszystkich klasach ciągu i mocy. Zakład w Monachium jest nie tylko siedzibą zarządu, ale także ważnym miejscem produkcji.
Tutaj produkowane są między innymi komponenty dla ekologicznych silników wentylatorowych Pratt & Whitney, które w porównaniu do konwencjonalnych napędów oszczędzają około 25 procent paliwa.
Te silniki są bardzo poszukiwane, dlatego MTU przewiduje rosnący wolumen produkcji. Prognoza ta była również decydująca dla budowy nowego, wielopiętrowego budynku produkcyjnego, w którego parterze od początku 2024 roku będą w dużej mierze automatycznie toczenie i frezowanie tarcz turbin niskociśnieniowych.
„Aby w tej nowej produkcji uzyskać maksymalne bezpieczeństwo procesów, niezbędne jest między innymi niezawodne zaopatrzenie w czysty, dokładnie temperowany KSS“, podkreśla odpowiedzialny kierownik warsztatu Zeljko Leovac. „Można to ekonomicznie zrealizować tylko za pomocą centralnej instalacji KSS. Gdyby każda maszyna miała swoją własną instalację KSS, zapotrzebowanie na przestrzeń w hali byłoby zbyt duże.“
Już zdobyte pozytywne doświadczenia z centralnymi systemami.
Fakt, że zamówienie na taką instalację ZKSS trafiło do KNOLL Maschinenbau w Bad Saulgau, ma kilka powodów. Christina Braun, która odpowiadała za zakup ZKSS oraz maszyn obróbczych do produkcji tarcz turbin niskociśnieniowych i obecnie jest kierownikiem projektu, relacjonuje: „Od 40 lat z powodzeniem współpracujemy z systemami KNOLL do oczyszczania emulsji KSS, początkowo wyłącznie z rozwiązaniami zdecentralizowanymi.
Od kilku lat zainstalowaliśmy również dwie duże centralne instalacje KNOLL w naszych halach obróbczych tytanu i jesteśmy z tego bardzo zadowoleni.
W nowej hali produkcyjnej obrabiany jest wyłącznie Inconel 718. „Chcieliśmy odzyskać te wióry w sposób sortymentowy i przekazać je do recyklingu” – wyjaśnia Christina Braun, podkreślając ważne wymaganie, które KNOLL mogło spełnić, tak jak wymagania dotyczące technicznej dostępności na poziomie min. 99 procent, ciągłej redundancji, niskiego nakładu konserwacji, zrównoważonego rozwoju oraz minimalnych wymagań dotyczących powierzchni.
Zespół KNOLL znajduje się w osobnym dobudowanym pomieszczeniu hali, aby w obszarze produkcyjnym panowała jak największa cisza. „To już sprawdziło się w przypadku istniejących instalacji ZKSS”, argumentuje kierowniczka projektu Braun. Na powierzchni około 190 m2 znajduje się teraz zbiornik na brudną wodę o pojemności 40 m3 z przenośnikiem taśmowym oraz równie duży zbiornik buforowy, gdy planowane są duże prace konserwacyjne. Oprócz pomp, filtrów i innych komponentów znajduje się tam również zautomatyzowany dworzec kontenerów wiórów.
Komponenty KNOLL w maszynach narzędziowych
Jednak usługa KNOLL zaczyna się już w hali produkcyjnej. Dokładniej mówiąc, w centrach tokarskich i frezarskich, które poszczególni producenci maszyn wyposażają w stacje podnoszenia ciśnienia KNOLL – dla efektywnego wewnętrznego doprowadzania chłodziwa (IKZ) do narzędzi.
Ponadto maszyny są wyposażone w stacje zwrotne, w tym rozdrabniacze wiórów do transportu KSS i wiórów do centralnej instalacji. Lothar Schmid, odpowiedzialny za ten projekt w firmie KNOLL, wspomina:
„Używane przez nas rozdrabniacze zostały specjalnie zaprojektowane do obróbki ściernych wiórów Inconel i przetestowane z oryginalnymi wiórami.“
Podczas projektowania stacji zwrotnego pompowania zespół projektowy uwzględnił zarówno wysokość podnoszenia do sufitu hali, jak i ilość powstającej mieszaniny wiórów KSS.
Przygotowani na przyszłość
Nowy system produkcyjny MTU będzie wyposażony w dwie fazy rozbudowy, z ostatecznymi ośmioma centrami obróbczych i siedmioma centrami frezarskimi, a także w pełni zautomatyzowanym przygotowaniem elementów i narzędzi. W obecnej pierwszej fazie dostępna jest tylko połowa pojemności. Druga faza ma być zrealizowana docelowo do roku 2036.
Centralny system KSS został zaprojektowany już na etap końcowy, z objętością zbiornika wynoszącą około 40 m3 i maksymalnym przepływem objętościowym wynoszącym 3.300 l/min. Dodatkowo zainstalowano drugi, równie duży zbiornik, w którym można buforować całą ilość KSS na czas dużych prac konserwacyjnych.
Wymagana nominalna jakość filtracji wynosząca 25 µm jest osiągana w trzech etapach: najpierw w zbiorniku wody brudnej odbywa się sedymentacja. Następnie poprzez urządzenie podnoszące KSS przechodzi przez trzy filtry bębnowe o szczelinie 0,2 mm, a na końcu przez dwa filtry z funkcją płukania wstecznego, które zapewniają główną jakość filtracji na poziomie 25 µm.
Rozbudowane wyposażenie specjalne
Aby długoterminowo zapewnić wysoką jakość KSS i obrabianych elementów, wymagane są dodatkowe komponenty. Na przykład zainstalowany jest filtr próżniowy KNOLL VL1000 z filtrem o grubości 20 µm, który oczyszcza medium przepłukujące. W celu pielęgnacji kąpieli działa również separator odśrodkowy pracujący w obiegu bocznym. Zapobiega on gromadzeniu się drobnych cząstek w KSS. Dodatkowo, zainstalowany jest separator magnetyczny, który usuwa z KSS zanieczyszczenia z rur, spowodowane przez abrazyjne wióry Inconel. Obecny jest również separator oleju obcego, który usuwa niepożądane składniki smarujące.
Dobra pielęgnacja się opłaca.
Do pielęgnacji emulsji KSS należy nie tylko filtracja, ale także skład musi być dokładnie dopasowany. Dlatego niezbędne jest, aby co tydzień pobierać próbkę i badać ją w laboratorium. „Raz dla całego systemu produkcyjnego”, podkreśla Zeljko Leovac. „W przypadku zdecentralizowanych systemów KSS próbkę należy pobrać z każdej maszyny i w razie potrzeby dostosować. Centralna instalacja oszczędza w tym zakresie wiele pracy konserwacyjnej.”
Automatyczne uzupełnianie systemu KSS odbywa się w sposób zautomatyzowany. W tym przypadku dodawana jest woda miejska lub woda demineralizowana z domieszką koncentratu KSS. Inne dodatki, takie jak fungicydy i środki przeciwpieniące, mogą być również automatycznie dodawane, aby KSS pozostał stabilny. Według eksperta produkcji Zeljko Leovaca jest to niezwykle ważne, aby "zapewnić stałą wysoką jakość komponentów."
Dworzec kontenerowy do usuwania wiórów
Jak wspomniano na początku, podczas obróbki wirników turbin niskociśnieniowych powstaje duża ilość wiórów. W przypadku czystego Inconelu nie jest to odpad, lecz cenny surowiec. Dlatego MTU współpracuje z firmą recyklingową, która odbiera wióry, przetapia je i ponownie udostępnia jako surowiec.
Do zadań planistów systemów KNOLL należało również zapewnienie, że wióry oddzielone z KSS są automatycznie napełniane do specjalnych pojemników dostarczonych przez MTU. Ponieważ objętość jednego pojemnika nie wystarcza na 40 godzin bezobsługowej pracy w weekendy, konieczne było zrealizowanie dworca kontenerowego, w którym kilka pojemników może być automatycznie napełnianych i buforowanych.
Automatyzacja
"W tym przypadku skorzystaliśmy z doświadczeń z wcześniejszych projektów," wspomina Gerhard Fink, odpowiedzialny kierownik sprzedaży w KNOLL. "Obie pozostałe centralne instalacje w MTU również zostały wyposażone w podobną stację, którą tutaj udoskonaliliśmy i dostosowaliśmy do obecnych warunków." Szczególnie wymagające było zapewnienie, aby w trudnych warunkach przestrzennych stacja załadunku i rozładunku była dobrze dostępna dla wózka widłowego oraz aby zachować odległości bezpieczeństwa.
Zaletą było to, że zespół planistyczny mógł również polegać na wiedzy działu automatyzacji KNOLL, który specjalizuje się w systemach transportowych. Odpowiednio, wdrożone rozwiązanie opiera się na systemie transportowym z rolkami stau, opracowanym przez KNOLL, który oferuje miejsce dla aż siedmiu kontenerów (jedna strefa buforowa dla trzech pełnych i trzech pustych pojemników oraz miejsce w stacji napełniania).
Partnerstwo na równi
Od projektowania po montaż centralnego systemu KSS i dworca kontenerowego - współpraca KNOLL i MTU była naznaczona dużym zaangażowaniem obu stron. Wszyscy uczestnicy się zgadzają. "KNOLL zawsze reagował na nasze życzenia," potwierdza Christina Braun. Lothar Schmid podkreśla, że MTU bardzo szybko udzieliło wszystkich niezbędnych zgód i zapewniło środki potrzebne do szybkiego wdrożenia uzgodnionych rozwiązań. Zeljko Leovac szczególnie cieszy się z roku bez zakłóceń w dostawach KSS: "Od momentu napełnienia system działa bezproblemowo. Bardzo to doceniamy."
Kontakt:
