De rol van CNC-bewerking in de groene energie-industrie

De energiesector is de levensader van de moderne samenleving en voorziet al onze apparaten en industrie continu van stroom. Deze constante, waakzame productie van energie vereist dan ook allerlei geavanceerde apparatuur, van hydraulische kleppen voor de olie- en gasindustrie tot zonnecellen tot onderdelen van windturbines. CNC is cruciaal geweest bij het maken van deze complexe apparaten.

Afgezien van de lucht- en ruimtevaart en de automobielindustrie, is energieproductie een van de grootste toepassingen van CNC-bewerking. De energie-industrie bevindt zich echter op een keerpunt waar het mogelijk ruimte moet maken voor nieuwere, groenere vormen van stroom naast conventionele energiebronnen, of (radicaal) afziet van olie en gas voor hernieuwbare energiebronnen. Per slot van rekening is de sector hernieuwbare energie tussen 2007 en 2017 elk jaar met 5% gegroeid, waarbij ook meer initiatieven en groeiende wereldwijde steun toenam.

Over het algemeen zullen CNC-onderdelen en geavanceerde bewerkingen de kwaliteit en efficiëntie van de gereedschappen en onderdelen voor energieopwekking verhogen. Dit artikel gaat in op enkele van de belangrijkste manieren waarop CNC een cruciale rol speelt in deze verschuiving.

Windkracht

Voor de productie van windenergie zijn duurzame onderdelen nodig die lang meegaan en die een enorme belasting kunnen verdragen met behoud van nauwkeurigheid. Fabrikanten moeten nauwkeurige bladen produceren voor het omgaan met winddruk met minimale slijtage. De bewerking van metaal en koolstofvezel is niet alleen cruciaal geweest bij de productie van de bladen, maar ook bij onderdelen zoals de gigantische lagers die de hoek aanpassen. Met behulp van CNC kunnen de gigantische lagers in het afstelmechanisme van een windturbine worden vervaardigd met een nauwkeurigheid die doorgaans is voorbehouden aan kleinere onderdelen. Aangezien dit massieve onderdelen zijn waarvan de mobiliteit hun prestaties ernstig beïnvloedt, moeten ze (net als de bladen van vliegtuigmotoren) zeer nauwkeurig zijn.

Over het algemeen worden multifunctionele draaimachines gebruikt voor tandwielen, versnellingsbakhuizen en rotoren. Gezien de grootte van de gemiddelde windturbine, vereist deze grote, zware machines, waarbij ongeveer 90% van de tandwielproductie het snijden van metaal omvat. Tegenwoordig wordt dit gedomineerd door tandwielfrezen, met behulp van een kookplaat of schijffrezen. Evenzo worden CNC-boormachines vaak gebruikt voor het verwerken van gaten in warmtewisselaars met buismantels voor verschillende energiesystemen.

Bij windturbines en windmolens is er behoefte aan CNC-machines die versterkte koolstofvezelkunststoffen of glasvezelmaterialen verwerken. Qua materiaal kunnen ook glasvezel met holle kern, aluminium en lichtgewicht hout voor de rotorbladen worden gebruikt. Het bladprofiel van de meeste rotorbladen lijkt veel op dat van vliegtuigen, dus deze machines vereisen behoorlijk wat nauwkeurigheid.

Zonne-energie

Afgezien van de zonnepanelen zelf, zijn er verschillende onderdelen die nauwkeurig moeten worden vervaardigd, zoals frames, achterrails en draagrails. Frees- en boormachines zijn ideaal voor dergelijke projecten en veel bedrijven verkopen hun CNC-machines specifiek voor het produceren van onderdelen voor zonnepanelen. Zelfs grote productielijnen voor zonnepanelen bevatten meerdere soorten CNC-processen, zoals snijden en boren, maar vereisen ook meerdere niet-CNC-processen in combinatie met operators die tegelijkertijd werken.

Omdat productielijnen enorm en opzichtig kunnen zijn, bieden bedrijven zoals Fanuc veelzijdige robotarmen aan die vormen aankunnen met meer flexibiliteit en zuiniger werkruimte. Evenzo bieden bedrijven zoals Beam cut software aan die gespecialiseerd is in de fabricage van zonnepanelen die het proces vereenvoudigen en waarvoor slechts één persoon nodig is. Dit is een van de manieren waarop CNC ruimte en arbeidsinzet vrijmaakt.

Fabrikanten van zonnepanelen gebruiken heel vaak draaicentra en draadknippers voor frames en behuizingen. Plasma- en fiberlasersnijmachines zijn vaak gespecialiseerd in het vervaardigen van zonnepanelen, waarbij vaak verschillende lasers worden gebruikt voor het verdelen van de panelen zelf. Evenzo gebruiken bedrijven zoals Protolabs een mix van CNC-bewerking en 3D-printen om zonnepanelen te produceren. Dit geeft wel aan dat er mogelijk ruimte is voor hybride productie binnen de zonne-energie-industrie.

Hydro-energie

Waterkrachtturbines en generatoren zijn niet alleen enorme machines. Ze moeten ook bestand zijn tegen druk- en waterschade en samengesteld zijn uit metalen die dezelfde eigenschappen bezitten, waarbij vaak gebruik wordt gemaakt van koolstof- en roestvrijstalen onderdelen. Bedrijven over de hele wereld gebruiken CNC-technologieën om allerlei soorten componenten te produceren, van eenvoudige assen en bussen tot behuizingen, waaiers en deksels van hydroturbines.

Het gaat om het gebruikelijke draaien, lijnboren en frezen, maar vaak op grote schaal, afhankelijk van de behoeften van de fabriek. Ter referentie, Canyon Hydro in Noord-Amerika gebruikt een 7-assige CNC-freesmachine die Pelton en Francis hydro-elektrische turbines kan fabriceren met een diameter tot 16 voet en een gewicht van 25 ton. De CNC-machine corrigeert kleine (maar potentieel ingrijpende) onvolkomenheden in de turbine. Dit is een van de vele andere machines in hun fabricagecentrum. Op een nog grotere schaal bewerkt Voith Hydro's faciliteit in York werkstukken met een diameter van meer dan 42′ (12,80 m) en een gewicht van meer dan 350 ton (317,5 t).

Naast turbines worden CNC-frees- en andere bewerkingstechnologieën gebruikt voor de ontwikkeling van de poorten van dammen en waterkrachtcentrales. In bepaalde gevallen heeft de groei van verschillende CNC-machines ervoor gezorgd dat de productie van dergelijke onderdelen ter plaatse kan plaatsvinden, in plaats van dat ze vanuit een verre fabriek worden aangevoerd.

Over het algemeen profiteert de wereld van groene energie enorm van CNC-bewerkingen en moderne technologieën. We hebben nog maar net het oppervlak van hun mogelijkheden bekrast, maar er zijn al zoveel toepassingen, voordelen en gebruiksscenario's.