O Programa de Tecnologia de Manufatura da Força Aérea está fornecendo para o Departamento de Defesa, AF, e intenção estratégica da indústria para a sustentabilidade por amadurecimento sustentável das práticas de fabricação. Com isso, aumenta-se a capacidade de produção necessária para fabricar sistemas de armas. Com reduzido consumo de recursos utilizando processos ambientalmente sustentáveis preservando os requisitos de desempenho.
AF MT está estudando métodos para acelerar a adoção de uma filosofia de fabricação sustentável dentro da indústria aeroespacial de defesa. Para portanto, garantir que está na vanguarda da abordagem social, conservação de recursos e administração do meio ambiente. Como primeiro passo, o AF MT irá:
A AF MT está inicialmente focada em fabricação sustentável para usinagem peças de componente metálico para estruturas e motores aeroespaciais.
Como parte de um projeto inicial de ferramentas de usinagem, o AF trabalhou com o Centro Nacional de Defesa Fabricação e Usinagem (NCDMM) e GKN Aerospace of St. Louis, MO.
Para isso ocorrer, foi realizada uma avaliação de projetos de células de usinagem sustentável em dezembro de 2010 que se concentrou em minimizar e otimizar as entradas e saídas. Necessários para transformar o material do departamento de defesa aeroespacial utilizados na fabricação de aviões de caça, transportes e helicópteros.
Assim, a avaliação emitiu um roteiro para soluções de tecnologia para reduzir o consumo de energia operacional e produtos de resíduos em vários níveis dentro da empresa de fabricação da GKN. Especificamente, o projeto:
Iniciando em dezembro de 2010 a março de 2011, as tecnologias sustentáveis foram implementadas com consideração de retorno sobre o investimento (ROI) e os recursos disponíveis. Os primeiros sucessos incluem:
Como historicamente, o GKN Aerospace St. Louis usou um fluido de corte semi-sintético com sucesso limitado. O fluido de corte exigiu ajustes regulares para manter a acidez adequada e monitoramento contínuo para o crescimento bacteriano.
Além disso, o refrigerante semi-sintético emulsionou os óleos da máquina CNC e não foi projetado para ser um produto reciclável. Finalmente, contaminantes como o tramp oil, cavacos de usinagem, e sujeira reduzem a eficácia do fluido de corte e, eventualmente, exigem que o fluido seja substituído. A avaliação indicou que esta era uma área que poderia ser tornada mais sustentável.
Assim, como parte desse esforço, a GKN avaliou seis fluidos de corte alternativos para usinagem do alumínio e ligas de titânio. Portanto, a avaliação considerou o custo por galão, a capacidade de remover resíduos de componentes usinados, requisitos de manutenção de fluidos de corte, custos de disposição. E também, o desempenho da ferramenta de corte, estabilidade do cárter, manutenção da máquina CNC, gerenciamento de fluidos e a capacidade de reciclagem do produto.
Portanto, com base nos dados de teste coletados, o GKN selecionou TRIM MicroSol Fluido de trabalho 585XT da Master Chemical Corporation (MCC). O novo fluido também permitiu a GKN para implementar um sistema de centrífugas de reciclagem também fornecido pela MCC.
Assim, transição para um novo fluido de corte foi perfeita sem impacto negativo nas operações de usinagem. Estando o processo de reciclagem em vigor há três meses e a GKN percebeu as seguintes economias:
Como resultado, a GKN St. Louis está projetando um orçamento mensal de US$ 6.000 através da implementação do corte do processo de reciclagem de fluidos.
O processo de avaliação indicou que o aumento da produtividade e da vida da ferramenta resultaria em poupanças substanciais em custos de energia e ferramentas. Anteriormente, a GKN utilizava uma ferramenta de corte RPF Kennametal para a maioria das operações de revestimento de titânio na célula de usinagem investigada neste projeto.
Além disso, no ano passado, a Kennametal lançou a BBT, uma nova tecnologia de ferramentas de corte. Que cria o potencial de aumento da produtividade e a melhoria da vida útil das ferramentas. Nesta toada, a BBT utiliza a tecnologia de refrigeração para direcionar fluidos de corte através do inserto e de forma mais eficaz a entrega de fluidos para a interface entre a inserto e o cavaco.
Uma linha de trabalho usando a ferramenta de corte RPF e parâmetros de usinagem aceitos pela GKN foi estabelecida e o teste de vida do inserto foi realizado no NCDMM Advanced Manufacturing Laboratory em Latrobe, PA.
Conseguinte, NCDMM realizou um teste de vida do cortador BBT utilizando parâmetros de corte idênticos. E descobriu que a ferramenta BBT aumentou a vida útil da ferramenta em mais de 33% por corte. Além disso, a inserto de corte BBT é um inserto redondo com seis arestas de corte efetivas em comparação com as duas arestas de corte eficazes de uma inserto RPF oval.
Desta maneira, fornece três vezes o número de arestas e três vezes a vida da ferramenta. A melhoria total com a vida útil alargada da ferramenta por vantagem e o aumento do número de bordas efetivas resultou em mais de 300% de aumento da vida útil da ferramenta.
O NCDMM e o GKN investigaram uma variedade de pacotes de software para maximizar as eficiências da máquina e melhorar a taxa de remoção de liga de titânio.
Como parte da investigação, a equipe obteve um teste gratuito de um mês do software Volumill Universal para avaliar as capacidades do software e conduzir ensaios de usinagem usando a célula de usinagem sustentável.
Volumill é uma tecnologia de otimização de caminho de ferramenta de alto desempenho que melhora o caminho da ferramenta usando alta velocidade continua e tangencial em vez de movimentos bruscos e interrompidos.
Alguns dos benefícios também incluem a maximização do tempo que uma ferramenta de corte está em contato com uma peça de trabalho. Bem como, estabilizando as condições de corte, aumento das taxas de remoção de metal, diminuição dos picos e vales, redução do consumo de energia, e maior vida útil da ferramenta.
Os testes iniciais mostraram um aumento de 205% nas taxas de remoção de metal para as operações de cavidade em um componente de teste padrão do GKN.
Consequentemente, uma revisão da carga da máquina CNC indicou uma redução do consumo de energia unitário, bem como o consumo geral de energia durante a operação de usinagem. Finalmente, o avanço da máquina CNC permitiu que os recursos adicionais utilizassem menos ferramentas de usinagem.
No entanto, é necessária uma análise mais completa para quantificar completamente os benefícios deste software e ensaios adicionais estão planejados para a próxima fase do projeto.
Em conclusão, ao combinar isso com outras tecnologias avançadas, utilização completa da aresta de corte, a equipe acredita que pode dobrar a produção da máquina com segurança. Assim, outros benefícios são os de prolongar a vida da ferramenta, reduzir o consumo de energia e o tempo de inatividade da máquina CNC. Criando portanto, uma produção muito mais produtiva e a alta competitividade da empresa no mercado mundial.
Para obter informações adicionais sobre esta tecnologia de usinagem CNC entre em contato com a Informação Técnica e Centro de Suporte, Divisão de Tecnologia de Manufatura, Direção de Materiais e Manufatura, laboratório de pesquisas das Forças Aéreas.
Informações sobre a AFRL / RX visitem a página inicial em www.wpafb.af.mil/arfl/rx/
A Spartan Aerospace fabrica algumas das coisas mais difíceis. Inconel 718, Waspalloy, Rene 41, são apenas algumas das superligas de alta temperatura que são muito utilizados nas mais diversas aplicações. Algum tempo no início de 2011, o gerente de engenharia Lionel Andújar ficou cansado de ver seu antigo sistema de CAM indicar ferramentas caras e robustas em locais que não são necessários. Ele convocou a VMH International, a mesma empresa que forneceu a Spartan seu sistema PLM Siemens NX-8.5.
Algumas semanas depois, o fabricante da indústria aeroespacial observou como os tempos de ciclo caíram e a vida útil das ferramentas aumentou. VMH configurou-os com VoluMill, um gerador de trajetória de desbaste de alto desempenho patenteado da Celeritive Technologies, Cave Creek, Arizona. "Nós temos um componente de titânio de uma aeronave que demandava duas horas a mais para usinagem anteriormente "Andújar disse. "Nós substituímos isso para VoluMill e o tempo de ciclo foi para 38 minutos”
Como o algorítimo de desbaste da VoluMill se encaixa na maioria dos pacotes CAM, incluindo integração no sistema siemens NX 8.5 da Spartan, a implementação foi bastante simples. "Nossa equipe interna de TI fez a instalação. Que foi basicamente seguir as etapas, clicando em próximo, próximo e assim finalizar a instalação. Depois disso, os programadores o pegaram em cerca de três minutos. "Isso é de acordo com Steve Daniels, engenheiro da Spartan Aerospace. "A ajuda on-line, juntamente com o site deles, foi suficiente para nos ajudar. Digite alguns parâmetros, como diâmetro e material da ferramenta, e o VoluMill descobre o resto. Não foi difícil aprender. "
A facilidade de uso é excelente, mas a remoção rápida e previsível de metal é o que realmente interessa no quesito usinagem. Os içadores pesados no departamento de usinagem da Spartan são um par de centros de usinagem vertical YAMA SEIKI BMV1200. Daniels apontou para um suporte feito da Hastelloy. Antes do VoluMill, os tempos de ciclo eram longos e a vida das ferramentas imprevisível na melhor das hipóteses. "Temos que desbastar quatro cavidades da peça, deixando em forma de cruz medindo cerca de 1 "x 2" no meio. Nós costumávamos usar um avanço de 16 ipm e avançando as fresas de topo como loucos. O tempo de ciclo (sem contar paradas para mudar as ferramentas quebradas) foi de cerca de 27 minutos. Agora nós executamos 40 ipm com menos passes e conseguimos usinar a peça em 6 minutos ".
Reduzir o número de passes é fundamental para melhorar a vida das ferramentas, especialmente em materiais difíceis. Onde Spartan uma vez executou 3/4 "de profundidade de corte em um material de titânio, agora ele consegue usinar quatro vezes está profundidade. O resultado é até três horas de desbaste em uma única fresa de topo. "Eu acho que isso é fenomenal", disse Daniels. "VoluMill realmente brilha sempre".
Eles usaram um sistema concorrente por vários anos antes da implementação do VoluMill e NX-8.5. Desde então, delegaram esse software antigo à programação de máquinas a laser. Daniels disse que, além das óbvias melhorias de processo observadas com o VoluMill, também gera programação muito mais rápido do que seu sistema antigo.
"Além do tempo que economizamos no processo, nosso tempo de programação caiu cerca de 40%. Não há ajustes em tudo. Eu sou responsável pelos programas pós-processados, então eu olho de perto para as coisas. Posso dizer-lhe que os programas estão prontos, se você está trabalhando em alumínio ou Inconel.
Daniels citou outra história de sucesso. Quando um dos seus clientes de aeronaves OEM solicitou um pedido imediato de uma porta de aço inoxidável, Spartan retirou todas as paradas para obter peças rapidamente. Ele sabia que a matéria prima para este trabalho tinha um grande tempo de fabricação, então eles pediram um material de tamanho excessivo. E uma vez que as máquinas pesadas tinham um atraso, eles executaram as peças no Fanuc RoboDrill, uma máquina de cone 30 projetada para corte rápido e leve.
Usando uma fresa de topo de 1/2 "que funcionava a 6000 rpm e 132 ips, o Spartan desbastou e finalizou o perfil redondo de 1-1 / 4" até o tamanho de uma caneta em apenas 23 minutos. Antes de VoluMill, disse Daniels, o mesmo trabalho demorava horas. "Essa máquina estava realmente voando. Alguns dos rapazes da fabrica estavam realmente ficando um pouco nervosos com a rapidez com que estávamos cortando. "Ainda melhor, as ferramentas foram tão eficientes que a Spartan viu suas ferramentas durar 3x mais do que nos processos anteriores anteriores, e em uma máquina mais leve.
Seu cliente estava emocionado. "Estávamos sob tanta pressão para entregar essas peças que ignoramos o processo de engenharia normal", acrescentou Andújar. "Steve apenas programou, levou o material para fábrica e ele mesmo rodou o programa. Nós realmente entregamos o pedido cedo. Por causa da VoluMill, fomos capazes de ajudar o nosso cliente a sair do sufoco, e sair bem no trabalho além disso. "
Naquele tempo, Andújar disse que viram os tempos de usinagem caírem em média 50% e, em alguns casos, muito mais. A vida útil da ferramenta melhorou substancialmente e a programação é basicamente plug and play. Melhor ainda, melhoraram a capacidade de fresamento e tirou pelo menos um cliente do problema abrindo a porta para o trabalho adicional. Então, se você está cansado de fresas quebradas e longos tempos de ciclo, use Celeritive. Talvez eles possam fazer suas máquinas voarem, como a de Spartan's.
