Bloeiende luchtvaartpionier bouwt zaken op in de lucht en op het land

De ondernemersgeest is springlevend in Israël. Een voorbeeld hiervan is Kanfit Ltd. (Migdal HaEmek, Israël), nabij de stad Nazareth. Kanfit, opgericht in 1986 als een werkplaats voor composietgereedschap door Shai Fine, een luchtvaartingenieur met uitgebreide ervaring in het bouwen van militaire jets, is tegenwoordig in de eerste plaats een build-to-print-faciliteit, met wat build-to-spec werk. Het maakt zowel composiet- als metalen onderdelen voor wat Shachar Fine, Shai Fine's zoon en Kanfit's uitvoerende VP van bedrijfsontwikkeling, marketing en verkoop, "fit-and-fly" -assemblages noemt. Haar zakelijke focus omvat natuurlijk de lucht- en ruimtevaartindustrie - militair, commercieel en algemene luchtvaart — maar ook medische apparaten, en toepassingen voor windenergie, racen en grondverdediging.

Alles doen met de besten en slimsten

"We zijn een one-stop-shop", zegt Fine, "en een onderaannemer zonder onderhoud." Daarmee bedoelt hij dat het bedrijf de mogelijkheid heeft om gereedschappen te maken, prototyping uit te voeren, eerste artikelinspectie uit te voeren en uiteindelijk serieproductie. De technologie voor de productie van composietonderdelen omvat RTM, infusie, prepreg handlayup, natte layup en autoclaaf. Voorbeelden van onderdelen lopen uiteen van cockpit- en cascostructuur en eenmalige medische apparaten tot chaff and flare-magazines (meer hierover hieronder) en innovatieve gereedschappen voor prototyping.

Certificeringen omvatten AS9100D en Nadcap. Fine zegt:"Kanfit is het enige bedrijf in Israël met een Nadcap-certificering voor RTM-verwerking." Het staat al vier jaar op de huidige locatie, in een gebouw van 3.200 m2 dat zijn vorige vloeroppervlak verdubbelde, met metaalbewerkingen op de begane grond en composietverwerking op de bovenverdieping. Alle laboratoriummogelijkheden, die uitgebreid zijn, zijn in-house, voor kosten- en doorlooptijdvoordeel.

Maar Shachar Fine vertelt CW :“Onze raison d’être is om kwaliteitsbanen naar het noorden van Israël te brengen.” Onder de 188 medewerkers van Kanfit bevinden zich autochtone Israëli's en immigranten uit de hele wereld, waaronder Duitsland, Ethiopië, de VS en voormalige satellieten van de Sovjet-Unie:"Kanfit is een microkosmos van de start-up natie", legt Fine uit. “We geloven dat we de beste en slimste ingenieurs hier in Israël hebben. Dit, gecombineerd met de chutzpah van onze natie, is de sleutel tot ons succes in deze competitieve zakelijke omgeving.”

Kanfit werkt ook samen met Technion - de technische school van het Israel Institute of Technology - en biedt banen en stages voor studenten om meer te weten te komen over gereedschap, composietontwerp en materialen. Een gebied waarop Kanfit de school ondersteunt, is Formula SAE:“We helpen hen bij het ontwerpen van gereedschappen en onderdelen, zoals stroomlijnkappen of bestuurdersstoelen, wanneer ze hier in onze faciliteit zijn. We staan ​​erop dat ze onderdelen met hun eigen handen maken, omdat we geloven dat ingenieurs hierdoor kunnen ontwerpen een beter deel. In CATIA kun je alles ontwerpen, maar tijdens de productie kom je erachter dat je het onderdeel niet kunt maken.” Kanfit ondersteunt ook sterk werknemers met een handicap, zegt Fine, en heeft milieuprogramma's.

Het diverse personeelsbestand van Kanfit maakt een even diverse mix van composiet- en metalen onderdelen. Voor lucht- en ruimtevaartklanten zijn dit onder meer wingtip stroomlijnkappen, wing-to-body stroomlijnkappen, wing-to-belly stroomlijnkappen en hoofdlandingsgesteldeuren en radarkoepels voor zakenjet-, militaire en defensieprojecten. Sommige van deze onderdelen hebben een honingraatkern en Fine zegt dat er voor die programma's meer dan 10.000 onderdeelnummers zijn geproduceerd.

Kanfit is een Tier 2 (of lager) leverancier van The Boeing Co.'s (Chicago, IL, VS) 787; de Airbus (Toulouse, Frankrijk) A380; Embraer's (Sao Paulo, Brazilië) ERJ en E2; Bombardier's (Montreal, Canada) CSeries , CRJ , Globaal -serie en Challenger; en Bell Helicopter Textron (Ft. Worth, TX, VS). Andere klanten zijn Senior Aerospace UK (Rickmansworth, Hertfordshire, VK), Elbit Systems (Haifa, Israël), Zodiac Innovative Power Solutions (Eatontown, NJ, VS), Plasan (Sasa, Israël), Israel Aerospace Industries (IAI, Lod, Israël ), Rafael (Haifa, Israël), BAE Systems ROKAR (Jeruzalem, Israël), BIRD Aerosystems (Herzliya, Israël) en ORBIT Communication Systems (Netanya, Israël). Kanfit is ook een leverancier van de Israëlische luchtmacht (IAF) en Israëls Ministerie van Defensie.

Verder levert Kanfit verschillende grote maar gepatenteerde programma's voor onbemande luchtvaartuigen (UAV) en levert sinds 2013 onderdelen aan de Israëlische ruimtevaartindustrie, waaronder een inzetbare schotel voor een satellietantenne. En het heeft voor verschillende klanten talloze medische apparaten geassembleerd.

Kanfit is ook betrokken bij aanzienlijke onderzoeks- en ontwikkelingsactiviteiten en heeft in mei 2018 een geautomatiseerde vezelplaatsingsmachine (AFP) van Ingersoll Machine Tool (Rockford, IL, VS) met een op een robotarm gemonteerde kop in ontvangst genomen. Fine zegt dat de machine is gekocht voor het maken van prototypes van zeer complexe onderdelen:"Kanfit wordt de locatie van het Israëlische AFP National Center of Knowledge voor geautomatiseerde verwerking van composieten." Als voorbeeld noemt hij een structureel frame uit één stuk (meer hierover hieronder) bestaande uit droge koolstofvezel die automatisch over de schuimkern wordt geplaatst, die vervolgens via RTM wordt verwerkt. De frames zijn prototypes voor schotframes voor commerciële vliegtuigen.

Een ander R&D-project betreft een Europees programma genaamd EC Horizon 2020, en daarbinnen een consortium genaamd Hyperdiamond, dat een nieuwe kankerdetectiemethode ontwikkelt met behulp van nanodiamanten. De technologie maakt gebruik van zeer krachtige magneten en de magneten moeten worden vastgehouden of beperkt in sterke maar lichtgewicht composietmallen:"Composieten waren de motor voor dit project", zegt Fine.

Een ander domein dat Kanfit is binnengetreden, is 3D-printen, maar momenteel wordt al dit werk gedaan met behulp van metaalpoeders, voornamelijk titanium. Het bedrijf gebruikt een EOS-machine (Krailling, Duitsland), maar Fine zegt dat Kanfit in de toekomst werkt aan de integratie van metalen met composietmaterialen.

Organische groei, digitale tools

CW's tour begint in het kwaliteitscontrolekantoor van Kanfit, waar een Instron-machine (Norwood, MA, VS) wordt gebruikt voor het testen van coupons. Fine wijst op een kleine CNC-machine waar testcoupons worden gesneden:"We maken testcoupons met elk onderdeel in vacuümzakken voor destructief testen." Fine merkt op dat Kanfit een kunstmatige-intelligentie-app genaamd OKAPI (ontwikkeld in Israël) gebruikt om key performance indicators (KPI's) te bewaken, om de workflow te stroomlijnen en efficiënter te maken. Langs een gang hangen grafieken waar de KPI-gegevens van werknemers worden getoond, wat een vriendelijke concurrentie bevordert.

Fine geeft ook CW een snelle blik in een kamer gevuld met duizenden verschillende soorten en maten bevestigingsmiddelen. De "bevestigingsman" is verantwoordelijk voor het voorbereiden van montagebevestigingssets, just in time (JIT) voor onderdelen zoals ze uit de productie komen. Langs dezelfde gang zien we twee composiet cleanrooms, een voor koolstofvezelversterkte onderdelen en de andere voor glasvezelversterkte onderdelen. Barcodes worden gecontroleerd langs de hele productieroute om de voortgang van elk onderdeel te documenteren.

Een nieuwe CNC-machine, die onlangs is aangeschaft voor composietonderdelen, wordt bijvoorbeeld gebruikt om de chaff-and-flare "magazines" of rechthoekige onderdelencontainers met meerdere holtes die de belangrijkste componenten zijn van de C-MUSIC beschermingssysteem voor commerciële vliegtuigen. (Zie CW ’s Elbit-fabrieksrondleiding voor een volledige systeembeschrijving.) Het beschermt het vliegtuig tegen op de schouder afgevuurde raketten; kaf is een verzameling kleine stukjes met aluminium gecoate plastic film die radar verwart door radiosignalen te weerkaatsen; fakkels zijn in feite klein vuurwerk dat infraroodsignaturen genereert die het infrarood-homing-apparaat in de war brengen). Volgens feedback van de IAF hebben de kaf en fakkels van Kanfit beter gepresteerd dan die van andere bedrijven. Kanfit heeft naar verluidt meer dan 8.000 kaf-en-flare-magazines vervaardigd voor gebruik door luchtmachten over de hele wereld, zonder dat er ook maar één melding is gemaakt dat ze zijn ingezet storing veroorzaakt door fabricagefout.

De CNC-snijmachine heeft geholpen om dat doel te bereiken, zegt Fine:“We begrijpen dat om ons doel om de 'supplier of choice' te worden op de internationale lucht- en ruimtevaartmarkt te realiseren, we een voorsprong op onze concurrentie nodig hebben en toegevoegde waarde moeten bieden voor onze klanten. We zullen doorgaan met het in-sourcen van nieuwe technologische processen die nodig zijn voor een aanzienlijke volumeproductie."

Fine pauzeert dan voor een weergave van composietonderdelen op de tweede verdieping, voornamelijk voor medische projecten, inclusief composiet exoskeletonderdelen en rectale sondes voor prostaatkanker (composieten laten een dunner deel toe). Ook is er een vleugel te zien voor een glijbom. Fine zegt dat de vleugel is gemaakt van meer dan 100 lagen koolstofvezel, wat, hoewel schijnbaar overdreven, nodig is om aan de stijfheidseisen te voldoen:"We hebben de vleugel vervaardigd met behulp van RTM en hebben een vezelvolume van 60% bereikt."

Een ander tentoongesteld onderdeel werd geproduceerd voor gebruik bij hartoperaties en bestaat uit een RTM-doughnutvorm van glas/epoxy gevuld met koperen spoelen die op hetzelfde vlak zijn uitgelijnd. Het apparaat moest worden geproduceerd met extreem nauwe toleranties (± 0,01 mm). Fine zegt:"We kunnen een maatnauwkeurigheid bereiken in onze RTM-processen van ±5 micron. We denken dat het een onderbenutte technologie is in de lucht- en ruimtevaartcomposietenindustrie.”

Kanfit geeft de voorkeur aan RTM omdat het gebruik van droog textiel en geïnjecteerde harsen in plaats van prepregs de materiaalkosten van Kanfit verlaagt en het proces veel sneller uitgeharde onderdelen met een acceptabel gehalte aan lege ruimte produceert. Fine voegt hieraan toe:"Geautoclaveerde onderdelen zijn naar mijn mening overontworpen - bijvoorbeeld stroomlijnkappen die heel weinig belasting nemen. We hebben onderdelen van autoclaaf naar RTM verplaatst, wat we eigenlijk zien als een 'autoclaaf voor de armen'. Het biedt zoveel flexibiliteit, omdat de cyclustijd afhankelijk is van de klant en de benodigde productiesnelheid. U kunt warmte en een snelle cyclustijd of uitharding bij kamertemperatuur gebruiken, wat er ook nodig is om de businesscase te maken.”

AI-gebaseerd werkbelastingbeheer

Fine wijst op een andere tijdsbesparing. De productievloer kan op elk moment zo'n 4.000 werkorders verwerken. Om die werklast te helpen beheren, moet elke werkorder of reiziger , heeft er een Bluetooth-sensor aan bevestigd die verbinding maakt met een kunstmatige intelligentie-softwaresysteem ontwikkeld door Trekeye (Tel Aviv, Israël). Een detectiesysteem volgt alle sensoren en de sensoren geven waarschuwingen als de reiziger zich op de verkeerde plaats bevindt of misplaatst is. “We konden geen RFID-tags gebruiken”, zegt Fine, “omdat er te veel metaal in het gebouw zit. Dit systeem heeft ons hele productieproces echt gestroomlijnd.”

Vervolgens CW bezoekt het fysieke testlaboratorium voor afgewerkte onderdelen. De technici in het laboratorium wijzen erop dat elk geautoclaveerd composietonderdeel wordt geïnspecteerd en niet-destructief wordt getest. Fine leidt door het metrologische gebied naar het eindinspectiegebied, waar onderdelen ultrasoon worden getest; twee Olympus (Waltham, MA, VS) A-scanmachines worden gebruikt voor niet-destructief onderzoek (NDT), samen met een FaroArm van Faro Technologies (Lake Mary, FL, VS) en een laserscanner van Creaform Inc. (Levis, QC, Canada). Fine wijst erop dat de laboratoriumcapaciteiten van Kanfit het testen van fysieke eigenschappen omvatten (vezelvolumefractie, holte-inhoud, harsgehalte, dichtheid), mechanische eigenschappen testen (korte-straal afschuifsterkte, schil van de klimtrommel, druksterkte, treksterkte) en aanvullende tests, waaronder flatwise, lap-shear en 4-punts buigen.

De volgende op de tour is het bewerkingsgebied, waar verschillende Haas (Oxnard, CA, VS) VF 4SS-bewerkingscentra zijn geïnstalleerd. Een andere hogesnelheids-CNC-router, die een verscheidenheid aan materialen in plaatvorm snijdt, was in bedrijf en sneed ROHACELL-schuim geleverd door Evonik (Marl, Duitsland). Veertig onderdeelnummers kunnen worden genest tijdens één snijcyclus, benadrukt Fine. Hier bevinden zich ook een schuurruimte en een verfcabine, evenals een chemische verwerkingsruimte voor de behandeling van aluminiumalodine (corrosieremmer). Al het water dat in de metaalbewerkingsstappen wordt gebruikt, wordt opgevangen en gerecycled.

Vervolgens gaat de rondleiding verder naar het nieuwere autoclaafgebouw, een aangebouwde structuur van 850 m² die, zoals Fine opmerkt, een volledig "groen" gebouw is. Dat wil zeggen, het gebruikt passieve systemen voor zowel verwarming als koeling, zonder dat airconditioning nodig is. Het is 3 jaar geleden gebouwd en herbergt de autoclaaf van ASC Process Systems (Valencia, CA, VS) van 5,5 bij 2,1 m, afgebeeld op p. 28. Een hele muur met foto's in het gebouw documenteert het met vertragingen doorzeefde, uitgesponnen proces dat nodig is om de autoclaaf het land in te krijgen en op zijn plaats in het gebouw te krijgen:"Toen de arbeidersstaking in de haven van LA begon in 2014", Fine herinnert zich:“de autoclaaf stond op het dok in afwachting van laden en verscheping naar Israël. We waren in staat om erachter te komen hoe we de autoclaaf naar de haven van Houston [TX, VS] konden vervoeren en aan boord van een tweede vrachtschip konden krijgen.” Fine zegt dat het bedrijf klaar is om binnenkort een tweede autoclaaf te kopen, omdat de eerste nu bijna op volle capaciteit draait.

Hier, in een andere cleanroom met een classificatie van ISO-klasse 7, met positieve druk, snijdt een geautomatiseerde flatbedsnijder van Eastman Machine Co. (Buffalo, NY, VS) lagen en kits van materiaal dat in de nabijgelegen vriezer is opgeslagen. Kanfit gebruikt de nestingsoftware van Plataine (Waltham, MA, VS en Tel Aviv, Israël) voor het snijden. Aligned Vision (Chelmsford, MA, VS) laserprojectoren die aan het plafond zijn gemonteerd, helpen bij het maken van kittaken en de lay-out. In de buurt wordt een nieuwe 5-assige CNC-machine van Belotti SpA (Suiso, Italië) gebruikt voor trim-, boor- en bewerkingstaken, zowel voor gereedschappen als voor composietonderdelen. De x/y/z werkomhulling is 5 bij 2 bij 1,6 m. Het gereedschapsvoorbereidingsgebied grenst aan de ASC-autoclaaf.

Voortdurende uitbreiding

De rondleiding keert terug naar de lobby van het gebouw, waar honderden onderdelen te zien zijn. "Hybride structuren zijn de toekomst van composieten", stelt Fine, en merkt op dat composieten in combinatie met metalen, bijvoorbeeld in de complexe cockpitstructuur van het bedrijf, grote, complexe drop-in-assemblages mogelijk maken. Het bedrijf van Kanfit, voegt hij eraan toe, bestaat uit 40% composieten en 60% metalen, waarbij de composietzijde sneller toeneemt dan de metalen met een snelheid van 10% CAGR. De groeigebieden van Kanfit zijn lucht- en ruimtevaart, defensie en medisch, met name elektromagnetische applicatiestructuren (radomes en medische onderdelen).

Een van de andere tentoongestelde onderdelen is een CT-scanbuis van koolstofcomposiet met een gepatenteerd ontwerp, die volgens Fine "veel handelsgeheimen" bevat. Een kwartsvezel/epoxy-radome, gemaakt met ossenkernhoningraat, werd ontwikkeld voor een eigen militaire klant. Verder te zien:een composiet VOR-antenne (radiosignalen in het bereik van 108-117,95 MHz) voor een commerciële klant; Fine zegt dat de metalen onderdelen van de antenne gemakkelijk in het composietlaminaat kunnen worden ingebed. "We waren in staat om de klant verbeterde antenneprestaties te bieden tegen 40% lagere kosten dan het originele, op metaal gerichte ontwerp, bij hetzelfde gewicht", voegt hij eraan toe. Deze antenne was te zien op de recente Society of Manufacturing Engineers (SME) AeroDef-conferentie in Long Beach, CA, VS.

Fine concludeert:"We groeien ..., en we streven actief naar nieuwe technologieën. Met de nieuwe robot AFP van Ingersoll kunnen we bijvoorbeeld de kop verwisselen en thermoplastisch materiaal leggen, en terugschakelen naar thermoharder. We zijn van plan om te blijven uitbreiden en zullen de komende drie jaar nog een gebouw bouwen.”