Gebruiksscenario's voor CNC-bewerking in de militaire en defensie-industrie

Als belangrijke bron van productie-inkomsten vertrouwen de defensie- en militaire industrie op een aantal zeer flexibele, kosteneffectieve en betrouwbare technologieën. Nu de wereldwijde defensie-uitgaven naar verwachting zullen groeien met een CAGR van ongeveer 3 procent in de periode 2019-2023 en in 2023 US $ 2,1 biljoen zullen bereiken, investeren ze ook fors in moderne bewerkingsoplossingen in verschillende sectoren van hun workflow.

De algemene vereisten van militair materieel kunnen enorm variëren, maar over de hele linie gelden een paar dingen. Over het algemeen moet uitrusting van militaire kwaliteit robuust en stijf zijn en goed werken op ruw terrein. Veel van de grote apparatuur is van metaal en vereist metalen onderdelen, maar er is ook plaats voor medische benodigdheden (die moeten worden goedgekeurd door de militaire autoriteiten, de FDA of welke overheidsvoorschriften dan ook, afhankelijk van de regio).

Aangezien defensietoepassingen andere industrieën kunnen kruisen, zoals communicatie, medische en ruimtevaart, enz., betekent dit vaak dat ze ook alle bewerkingsfaciliteiten gebruiken die specifiek zijn voor deze industrieën. De machines moeten vaak groot zijn en materialen als legeringen en harde, duurzame metalen kunnen verwerken.

Hier zijn slechts enkele van de manieren waarop de defensie-industrie CNC-machines implementeert en hoe ze iets unieks op tafel brengen:

Lucht- en ruimtevaarttoepassingen

Een van de belangrijkste gebruikers van CNC-productietechnologieën is Lockheed Martin. Niet alleen is Lockheed Martin misschien wel de grootste naam in de defensieproductie, ze zijn ook het derde grootste lucht- en ruimtevaartbedrijf ter wereld, achter Boeing en Airbus. Het bedrijf heeft echter iets andere behoeften dan de andere twee, omdat het zich veel meer op defensie richt. Dit is waar precisiebewerkingstechnologieën van pas komen, die grote nauwkeurigheid van onderdelen, procesbetrouwbaarheid en kostenbesparingen bieden.

Hoewel CNC-machines sinds hun oprichting in militaire toepassingen zijn gebruikt, bieden moderne freesmachines en boren iets unieks dat de meeste andere productietechnologieën niet kunnen evenaren. De precisie alleen zorgt voor veel nieuwere militaire toepassingen. De composiethuiden op de F35 zijn bijvoorbeeld gefreesd en geboord met zulke nauwe toleranties dat het geassembleerde oppervlak van het vliegtuig de mismatches vermijdt die op een radar kunnen verschijnen.

In het geval van de F-35 gebruiken fabrikanten een vijfassige freesmachine met een bovenliggend portaal, dat voldoende kracht levert voor hun precisiebewerkingen op de composiethuiden van vliegtuigen. Het beheert ook complexe met koolstofvezel versterkte plastic onderdelen samen met de aluminium vacuümbevestigingen die het onderdeel tijdens de productie vasthouden. Een enkele machine boort talloze soorten onderdelen voor alle secties van het vliegtuig en voor het fabricageproces zelf.

Evenzo is Northrop Grumman een andere lucht- en ruimtevaartverdedigingsaannemer die vindt dat CNC-machines de beste manier zijn om hun doelen te bereiken. Ze hebben een langdurige samenwerking met het productieconglomeraat Siemens van wereldklasse om hun systemen te gebruiken en hebben veel geld geïnvesteerd in de ontwikkeling van nieuwe technologieën voor eigen gebruik. Het onderzoek van Northrop Grumman heeft uitgewezen dat de belangrijkste categorieën waaraan een CNC-machine moet voldoen (voor defensietoepassingen) zijn:robuust machineontwerp, herhaalbaarheid van bewerkingsmachines, reactievermogen van bewerkingsmachines, stabiliteit van de omgevingstemperatuur en stabiele machinebasis.

De fabriek in Hawthorne van Northrop Grumman gebruikt twee-portaal, 5-assige Cincinnati verticale CNC-routers met instelbare CNC-bevestiging om de bouw- en instelkosten voor hard gereedschap te omzeilen. Drie verstelbare bedden van nieuwe POGO Universal Holding Fixtures (UHF's) verkorten de insteltijden met ongeveer tweederde bij het trimmen en boren van gaten op meer dan 100 verschillende delen van de romphuid. Deze systemen zijn een cruciaal onderdeel van het versnellen van hun activiteiten en werken samen met de NC-machines in hun arsenaal.

General Atomics is ook een enthousiaste voorstander van CNC-bewerking (naast vele andere technologieën) in hun vliegtuigontwikkeling. Hun werk met het Predator-vaartuig is daar een goed voorbeeld van. Het dient als een volledig samengestelde vliegtuighand die is neergelegd in een van hun fabricagefaciliteiten ten zuiden van Rancho Bernardo, Californië, waarbij voornamelijk koolstof / epoxy-prepregs wordt gebruikt en wordt uitgehard in een autoclaaf. De prepreg-materialen worden gesneden op een computergestuurde snij- en kitmachine en het kernsnijden wordt gedaan op een 5-assige CNC-snijmachine.

Wapenontwikkeling

Al in de Golfoorlog werden 4-assige CNC-machines gebruikt om Tomahawk-raketten te ontwikkelen. Deze trend is alleen maar dieper gegaan naarmate de technologie vordert, waardoor machines met meerdere assen worden geïntroduceerd met grote werkruimten en volumes die de huid van een raket in één workflow kunnen creëren. Naast precisie hebben dergelijke systemen veel koppel nodig om hardere materialen te kunnen frezen. Onnodig te zeggen dat raketten zoals de Tomahawk grote, zware systemen nodig hebben die ook moeten werken met behoorlijk krachtige materialen, aangezien deze wapens vaak bestand moeten zijn tegen reizen per schip en zelfs onderzeese omstandigheden.

Om deze te ontwikkelen, gebruikt Raytheon een FANUC zesassige robot. Hierdoor kan een enkele afdeling de volledige 20-voet kruisraket zelf vervaardigen, waarbij de robot het meeste zware werk doet. Zoals je je misschien kunt voorstellen, is het een gevaarlijke taak, dus het hebben van zo weinig handenarbeid is een enorm voordeel voor het bedrijf. Het gebruik van robotassemblage is daarom niet alleen goedkoper, sneller en nauwkeuriger, maar ook actief veiliger.

Kleine componenten voor raketten en voertuigen worden voortdurend ontwikkeld met behulp van meerassige bewerkingstechnologieën. Helikoptercomponenten zoals roterende en stationaire tuimelschijven, hoofd- en staartrotornaven en hoofdrotorhulzen worden bijvoorbeeld allemaal ontwikkeld met CNC-machines in de faciliteiten van Sikorsky.

Zelfs voertuigen zoals de Hummer H2 gebruiken meerdere componenten die gefreesd zijn. Een goed voorbeeld is de grill aan de voorkant, met aluminium en hoogtolerante staalsoorten. Deze zijn veel sneller te maken en te monteren dankzij de unieke voordelen van CNC-bewerking.

Detectiesystemen en radartechnologie

Detectiesystemen en communicatieapparatuur zijn altijd nodig voor defensie- en militaire faciliteiten. Als zodanig is het leveren en onderhouden ervan altijd de taak geweest van de nieuwste productietechnologieën. Dit is een ander gebied waar CNC-bewerking kan uitblinken wanneer het wordt gebruikt als een bolwerk voor de operationele behoeften van het leger.

De ontwikkeling van radomes en radarschotels vereist unieke bewerkelijke vormen en fijne afwerkingen. Dit is zodat ze zeer kleine signalen kunnen opvangen, die men nodig zou hebben voor wapendetectiesystemen. Dit betekent vaak dat de CNC-gefreesde componenten op de juiste manier glad en precies gebogen moeten zijn.

Naast deze detectiesystemen worden ook hun behuizingen bewerkt en gefreesd. Het hebben van een hoog uithoudingsvermogen wordt vooral noodzakelijk omdat ze vaak deel moeten uitmaken van militaire voertuigen die ofwel met hoge snelheden kunnen gaan of een grote mate van slijtage moeten weerstaan. Radars kunnen uit meerdere metalen en legeringen bestaan, dus elke CNC-machine die hiermee omgaat, moet behoorlijk veelzijdig zijn.