Technologia ECM od EMAG

©

Udostępnij:

Presja rozwoju w konstrukcji samolotów jest tak wielka, jak w niewielu innych branżach. Jednym z powodów, są coraz bardziej restrykcyjne przepisy dotyczące emisji CO2 z samolotów, a jednocześnie oczekiwania rynku wzrastają w szybkim tempie. Konsekwencją rozwoju jest koncentracja konstruktorów na silnikach lotniczych. Mają one zapewnić mniejsze zużycie paliwa przy jednocześnie większej mocy i sile ciągu. Oczywiste jest, że ten rozwój ma kolosalny wpływ na komponenty stosowane w silnikach. Są one wykonane z materiałów o ekstremalnych właściwościach, jak np. stopy na bazie niklu, które muszą wytrzymać wysokie naprężenia.

Powstaje jednak pytanie: jak można te materiały obrabiać precyzyjnie, szybko i w zintegrowanym procesie? Eksperci EMAG dają skuteczną odpowiedź przez ich technologię ECM. Metody obróbki skrawaniem w tych zastosowaniach coraz bardziej tracą na znaczeniu. Obrabiarki ECM z EMAG otwierają nowe możliwości w produkcji silników lotniczych.



Istnieje jedna, bardzo istotna korelacja w produkcji silników lotniczych: im wyższa jest temperatura wytwarzana przez silnik, tym jest on wydajniejszy. Samolot zużywa na tym samym dystansie mniej paliwa, a jego zasięg się zwiększa. Łatwo sobie wyobrazić , co to oznacza dla materiałów używanych wewnątrz silnika samolotu. Wyższe temperatury zmuszają projektantów do stosowania ekstremalnie odpornych materiałów, które lepiej wytrzymują duże obciążenia. To jest jednak tylko „połowa prawdy”, ponieważ jednocześnie elementy konstrukcyjne są coraz bardziej złożone, a ich obróbka musi odbywać się z maksymalną precyzją. Tylko w taki sposób można ostatecznie osiągnąć ambitne cele, określone w branży silników już ponad dziesięć lat temu: 20-procentowe zmniejszenie emisji CO2 i zużycia paliwa.

 

Wyjątkowe rozwiązanie do przemysłu silników lotniczych
Oczywiście, tendencja ta jest już znana m.in. w przemyśle samochodowym. Jednak przy produkcji samolotów ma to bardziej poważne konsekwencje i przemysł ten znajduje się obecnie na rozdrożu. Eksperci szacują, że w najbliższym dwudziestoleciu, komunikacja lotnicza będzie rosła o pięć procent rocznie. Według prognoz Airbusa, oznacza to zapotrzebowanie na 7600 nowych silników co dziesięć lat. Tworzy to ogromne możliwości, pewnym jest również, że producenci silników będą oferować nieustanny rozwój i ulepszenia w podboju nowych rynków. Nowe silniki lotnicze są na pierwszym miejscu listy zadań.

 

Jakie są efektywne rozwiązania produkcyjne, które umożliwią produkcję nowych elementów konstrukcyjnych o wysokiej sprawności w budowie silników? Technologia ECM i PECM (Precise Electro Chemical Machining) od EMAG jest znakomitym rozwiązaniem, nawet jeśli wielu projektantów i konstruktorów obecnie jeszcze jej nie zna. Metoda ta sprawdza się zawsze w produkcji złożonych elementów konstrukcyjnych z materiałów o wysokiej wytrzymałości przy niewielkim zużyciu narzędzi. Powstają powierzchnie o maksymalnie wysokiej jakości – bez zadziorów i bez zmian w strukturze warstwy wierzchniej, przeciwieństwie do obróbki skrawaniem, gdzie powstaje wiele problemów. Temperatura, wytwarzana w tradycyjnych metodach obróbki, często negatywnie wpływa na mikrostrukturę materiałów skomplikowanych elementów silnika. Trwałość narzędzi jest mała przy obróbce materiałów o dużej wytrzymałości, a szybkie posuwy, wymagane do uzyskania opłacalności, nie są możliwe przy elementach małych, często o filigranowej geometrii. Nie powinno zatem dziwić, że wzrasta zainteresowanie technologią ECM w produkcji silników lotniczych. Od momentu wejścia EMAG w tę technologię w roku 2009, dostarczono już kilka obrabiarek do łańcucha produkcji silników lotniczych. Przy ich zastosowaniu szybko i bardzo precyzyjnie wytwarzane są podstawowe elementy konstrukcyjne, takie jak bliskdisk i pojedyncze łopatki ze stopów na bazie niklu.

 



EMAG udoskonalił proces do konkretnych zastosowań
Metoda elektrochemiczna zapewnia bardzo niewielkie usuwanie materiału. Przedmiot obrabiany jest elektrodą dodatnią (anodą) a narzędzie – elektrodą ujemną (katodą). Między nimi przepływa roztwór elektrolitu, co roztwarza jony metalu na przedmiocie. Kształt katody i narzędzia z aktywnymi obszarami przewodzącymi prąd, dobiera się tak, aby ubytek materiału na obrabianym przedmiocie prowadził do żądanego kształtu elementu. Bezdotykowo powstają kontury, kanałki i rowki– i to z największą precyzją. Zużycie narzędzia jest minimalne. Przez technologię PECM eksperci EMAG udoskonalili technologię ECM. Szczelina, przez którą przepływa roztwór elektrolitu, jest bardzo wąska, ale przepływ jest zoptymalizowany przez mechaniczne oscylacje narzędzia. Zapewnia to bardzo efektywne i precyzyjne usuwanie materiału. Jakie możliwości stwarza ta technologia, pokazuje przykładowo produkcja elementów bliskdisc.

Do produkcji bliskdisc, specjaliści EMAG opracowali system ECM, wyposażony w 11 stanowisk obróbczych ECM, na których wykonywane są operacje wiercenia, modelowania, obróbki promieni i polerowania w jednej obrabiarce. Materiał Inconel o wysokiej wytrzymałości na rozciąganie jest obrabiany z posuwem 5 milimetrów na minutę, bez tworzenia zadziorów i szkodliwych efektów cieplnych. Osiągane są tolerancje od 0,1 do 0,3 mm. Trwałość narzędzi ECM jest bardzo wysoka, co powoduje że ich koszt jest znacznie mniejszy niż koszty narzędzi stosowanych w obróbce skrawaniem.

 

Testowanie w laboratorium
Eksperci EMAG ECM z siedzibą w Gaildorf w Niemczech oferują pełny i kompleksowy serwis w tym procesie. Klienci są dla nich partnerami przy projektowaniu i rozwoju. W centrum znajduje się nowoczesne laboratorium, które daje możliwość przeprowadzania studiów i badań wstępnych na obrabiarkach jedno- i wieloosiowych. Ponadto do dyspozycji są kompleksowe systemy pomiarowe - chropowatości, konturów, współrzędnych powierzchni.

Laboratorium określa nie tylko ogólną wykonalność projektu, ale również stosunek kosztów do korzyści metody w odniesieniu do konkretnego elementu konstrukcyjnego i jego materiału. W ten sposób klient dowiaduje się jakie tolerancje i czas cyklu można osiągnąć dla danego elementu.

 Ogólna filozofia południowoniemieckich konstruktorów obrabiarek EMAG ECM ma znaczenie w produkcji silnika lotniczego. Od początku stawiają oni na bardzo ścisłą współpracę z klientem, co na stałe jest wdrożone jako strategia firmy. To oznacza również, że jeśli jest to potrzebne, klienci otrzymują szczegółowe szkolenie, aby sami mogli projektować i wytwarzać narzędzia do swoich, specyficznych wymagań.

 

We współpracy z politechniką RWTH w Aachen
To, że aspiracje technologiczno-konstrukcyjne ekspertów ECM EMAG sięgają bardzo daleko, wskazuje współpraca naukowa z laboratorium obrabiarek Politechniki RWTH (Reńska Westfalska Techniczna Uczelnia) w Aachen. To tutaj przeprowadza się eksperymentalne analizy możliwości obróbki elektrochemicznej materiałów i symulacje lepszego zaprojektowania katody. Nadrzędnym celem jest całościowa optymalizacja. Proces jest stale udoskonalany w aspekcie nowych materiałów i zmiennej geometrii elementów.

 

Duże serie, najtwardsze materiały, precyzyjne wyniki bez szkodliwego wpływu na materiały, idealne powierzchnie – to jest tło dla konstruktorów obrabiarek i ich technologii, otwierające wyjątkowe możliwości rynkowe w produkcji silników lotniczych. Firma oferuje modułową koncepcję obrabiarki, którą można szybko dostosować do wymagań indywidualnego elementu. Klient również korzysta z dużej wiedzy i doświadczenia ekspertów EMAG w rozwoju i produkcji obrabiarek. Kluczowe innowacje, takie jak korpusy obrabiarek wykonane z Mineralitu, inteligentne oprogramowania i sprawdzone elementy wykonawcze oraz efektywne rozwiązania w zakresie automatyzacji, są częścią rozwoju firmy. W ten sposób w EMAG ECM powstają idealnie dopasowane rozwiązania (P)ECM pod klucz. W rzeczywistości konstruktorzy obrabiarek w Gaildorf są przekonani, że ich technologia okaże się w przyszłości niezbędna dla wielu przyszłych innowacji w produkcji silników lotniczych. Zainteresowanie metodą ECM już się zaczęło.

Udostępnij:

Drukuj



Aneta Głodowska




TOP w kategorii






Chcesz otrzymać nasze czasopismo?
Zamów prenumeratę
Zobacz również