Podczas frezowania kompozytów wzmocnionych włóknem węglowym przemysł lotniczy wymaga przede wszystkim maksymalnej jakości obrabianych powierzchni oraz najwyższej niezawodności procesu. Firmy Hufschmied Zerspanungssysteme GmbH i CemeCon teraz w bliskiej współpracy ustanawiają nowe standardy dla tej ważnej branży przyszłości. Wspólnie opracowane narzędzie premium łączy geometrię, substrat i powłokę diamentową w optymalne rozwiązanie.
Obróbka wzmocnionych włóknem węglowym tworzyw sztucznych, zwanych w skrócie CFK, które są szczególnie korzystne dla budowy lekkich konstrukcji, należy do największych wyzwań w przemyśle skrawania. W budownictwie lotniczym stosowane są jeszcze bardziej wymagające warianty tego kompozytu. Jednocześnie panuje tam absolutny nacisk na maksymalną jakość komponentów, co całkowicie wyklucza kompromisy i wymaga najwyższej wydajności stosowanych narzędzi frezarskich. Włókna o wysokiej wytrzymałości muszą być – pomimo ich różnorodnych orientacji w obrębie matrycy – starannie oddzielone. W przeciwnym razie powstają nadmiary włókien lub delaminacje, które wymagają przynajmniej kosztownej obróbki ręcznej.
Przede wszystkim produkcja dużych części samolotowych, takich jak powłoki lub segmenty kadłuba, stawia producentów samolotów i dostawców przed bardzo specyficznym problemem: grubości ścianek często mieszczą się w zakresie od kilku milimetrów do kilku centymetrów. Na przejściach działają ogromne siły poprzeczne na narzędzie frezarskie. W najgorszym przypadku może ono pęknąć, a odłamki mogą dostać się do wnętrza elementu – przerwy w produkcji lub nawet utrata całych elementów byłyby kosztownymi konsekwencjami. Wykorzystanie siatki miedzianej jako ochrony przed piorunami stanowi kolejne wyzwanie w obróbce skrawaniem. Celem jest uzyskanie krawędzi elementu bez konieczności dalszej obróbki – bez miedzianych nadmiarów.
Dokładnie tym wyzwaniom stawili czoła partnerzy rozwojowi Hufschmied i CemeCon. Bawarski producent narzędzi oraz specjalista w zakresie powłok wspólnie opracowali nowe narzędzie frezarskie, które znacząco zwiększa bezpieczeństwo procesu podczas frezowania CFRP i jednocześnie wydłuża jego żywotność w porównaniu do narzędzi o podobnym zastosowaniu o ponad 50 procent.
Strukturalna droga do nowego narzędzia premium
„Nasi klienci z branży lotniczej wielokrotnie podkreślają w rozmowach: przy obróbce komponentów z materiałów kompozytowych bezpieczeństwo procesu ma najwyższy priorytet, ponieważ nawet najmniejsze odchylenia od normy mogą być bardzo kosztowne. To obudziło w nas ambicję, aby przekonać użytkowników w tej dziedzinie do znacznie ulepszonego rozwiązania,” mówi Fabian Lindinger, kierownik technologii aplikacji w Hufschmied. Podstawa dla przełomowego frezu HEXACUT 058, specjalnie zaprojektowanego do komponentów samolotowych z CFRP, została położona.
W drodze do tego w centrum rozwoju Hufschmied w pobliżu Augsburga najpierw ponownie zbadano i przeprojektowano istniejącą geometrię narzędzi. Nowe narzędzie miało nie tylko zapewnić optymalne bezpieczeństwo procesu, ale także spełnić jeszcze jeden wymóg: jakość cięcia musi być zapewniona przez możliwie długi czas użytkowania.
Perfekcyjne dopasowanie parametrów narzędzi.
W dalszym procesie ujawniło się, jak silne partnerstwo w zakresie technologii innowacyjnych może mieć kluczowe znaczenie: bowiem istotne dla idealnego wyniku końcowego była oczywiście dostosowana powłoka, która została dopasowana do opracowanej przez Hufschmied geometrii narzędzia oraz nowatorskiego substratu. W tym celu eksperci od powłok z CemeCon określili materiał powłokowy diamentowy dla nowego narzędzia, które już w testach osiągnęło absolutnie wyjątkową jakość. „Było niezwykle fascynujące obserwować, jak stopniowo wyłania się optymalne połączenie substratu węglika tungstenowego i materiału powłokowego” – wspomina Javier Fuentes. Kierownik działu rozwoju powłok i narzędzi skrawających w Hufschmied podkreśla: „W ramach produktywnej współpracy zespołowej udało nam się w końcu osiągnąć jednorodny obraz zużycia, dzięki czemu przez cały okres użytkowania narzędzia uzyskiwaliśmy wyraźną, gładką krawędź frezarską na stałym, wysokim poziomie. A odpryski powłoki czy wręcz złamania narzędzi w testach produkcyjnych po prostu już się nie zdarzały.”
Marco Furrer, kierownik sprzedaży w CemeCon, wyjaśnia: „Dla nowego narzędzia Hufschmied dostosowaliśmy sprawdzony materiał powłokowy CemeCon CCDiaAeroSpeed w sposób bardzo specyficzny. Dzięki temu, mimo dużej grubości powłoki, udało nam się osiągnąć wyjątkową przyczepność na wybranym przez Hufschmied węgliku. Przekonujący rezultat: nowy HEXACUT 058 od Hufschmied umożliwia użytkownikom utrzymanie wysokiej jakości cięcia, maksymalne bezpieczeństwo procesu, również dzięki znacznie mniejszym wibracjom, oraz znacząco dłuższy czas eksploatacji.
Silni partnerzy działają na równi.
Cały przebieg projektu zyskał ogromnie na profesjonalnej współpracy zaangażowanych stron, ponieważ partnerstwo między Hufschmied a CemeCon od dawna wykracza poza zwykłą relację dostawca-klient. W bliskiej współpracy opracowano ważne szczegóły, takie jak przygotowanie krawędzi, promienie skrawania czy grubość i architektura powłok. „Dzięki połączonym kompetencjom mogliśmy optymalizować wszystkie parametry tak długo, aż osiągnęliśmy rozwiązanie, które było zgodne we wszystkich punktach”, wyjaśnia Michael Woda, menedżer ds. rozwoju diamentów w CemeCon.
Również w produkcji seryjnej HEXACUT 058 firmy kontynuują współpracę. Premiumowe frezy nowego typu są pokrywane w głównej siedzibie CemeCon w Würselen, w największym na świecie centrum pokryć diamentowych, i poddawane są szczegółowej kontroli jakości. Niezależnie od tego, Hufschmied ponownie sprawdza istotne kryteria, takie jak jednorodna dystrybucja grubości warstwy – dla klientów końcowych oznacza to dodatkowy wzrost bezpieczeństwa procesów.
„Ten projekt, podobnie jak nasze inne, często wieloletnie współprace z CemeCon, wnosi istotny wkład w dalsze ustanowienie Hufschmied na całym świecie jako synonimu najwyższej jakości rozwiązań skrawających“ – cieszy się dyrektor generalna Christel Hufschmied z sukcesu rozwoju. „Nowe narzędzie diamentowe oraz wspólna droga z CemeCon do jego gotowości przemysłowej znacząco przyczyniają się do osiągnięcia naszych celów.”
Kontakt:
