De Pen | Abdellatif Bey-Temsamani, projectleider bij Flanders Make

Flexibel en kostenefficiënt bewerken van grote composieten

In de luchtvaartindustrie wordt er steeds meer gebruikt gemaakt van composieten. Door deze verschuiving dienen ook de productieprocessen aangepast te worden. Geen vanzelfsprekende evolutie omdat de huidige bewerkingsprocessen niet flexibel en efficiënt genoeg verlopen. Uitgebreide, op maat geproduceerde, en bijgevolg dure klemsystemen zijn nodig om versplintering en delaminatie van het composiet te voorkomen. Met de trend naar kleinere oplages en massacustomisatie worden de gebreken van deze oplossingen nog verder uitvergroot.

Om die reden ontwikkelde onderzoekscentrum Flanders Make samen met zijn partners enkele innovatieve technologieën om de bewerking van grote onderdelen in composieten flexibeler en kosten-efficiënter te maken. Een eerste stap in de juiste richting is vibratie-ondersteunend boren en bewerken. Dat betekent het kwalitatief boren en bewerken van composieten met aanpasbare Automatic Drilling Units die controle uitoefenen op kracht en trillingen. Deze technologie heeft een positieve impact op de levensduur en van het gereedschap én de snelheid van de bewerking.

Een tweede mogelijkheid is de vernieuwende cryogene koelingstechniek. Ze maakt gebruik van sub-zero koeling om de hoge bewerkingstemperaturen van de composieten te compenseren. Dit zorgt eveneens voor een langere levensduur van de gebruikte gereedschappen en verbetert de kwaliteit van de bewerkte onderdelen. Daarnaast hebben Flanders Make en partners onderzoek gedaan naar de coatings en geometrieën van snijgereedschappen en hebben deze geoptimaliseerd. Op die manier kan men langer gebruik maken van deze gereedschappen en kunnen zo de kosten van de bewerkingen verlaagd worden.

Bij het bewerken van grote composietpanelen is het belangrijk de panelen te stabiliseren om de best mogelijke kwaliteit te verkrijgen. Hoe groter de panelen, hoe meer ze doorbuigen, trillen of terugveren. Op maat gemaakte armaturen of modulaire zuigsystemen kunnen dit verhelpen, maar zijn zeer duur en moeilijk te configureren. Het ‘Smart Clamp systeem’ van Flanders Make biedt soelaas. Deze techniek ondersteunt het paneel plaatselijk met enkele zuigers aan de snijzijde. Op die manier zijn er geen aangepaste armaturen meer nodig om de onderkant te ondersteunen. De Smart Clamp biedt ondersteuning in functie van bewerkingslocaties, wat leidt tot hoge precisie en sterk verminderde doorbuigingen (en dus bijgevolg ook minder versplintering en delaminatie).

Het grootste voordeel is het feit dat de slimme klem op bestaande CNC-machines aangebracht kan worden zodat er geen wijzigingen doorgevoerd dienen te worden aan de infrastructuur van de bewerkingscentra. Dit geldt niet alleen voor de hardware, maar ook voor de software. De module is ontwikkeld om te opereren zonder communicatie met de software van de CNC-machine of de productieplanning. Hij zal detecteren wanneer de CNC-machine een werkstuk nadert, zich dan vastklemmen, schatten wat de voedingssnelheid is en bepalen hoeveel kracht er moet uitgeoefend worden om de proceskrachten te compenseren. Ten slotte zal hij detecteren wanneer de klem gelost moet worden.

De verschillende technieken zorgen voor een langere levensduur van gereedschappen wat de productiekost aanzienlijk kan verminderen. Er is eveneens minder tijd nodig om kwalitatieve composieten te kunnen afleveren. Verder zijn de geleverde werkstukken van een hogere kwaliteit. Naast grote componenten voor bijvoorbeeld de luchtvaartindustrie kunnen de vernieuwende oplossingen eveneens ingezet worden voor een brede waaier aan bewerkingen en toepassingen.