CNC-Bewerking: Transformatie van Militaire & Defensieproductie

Als een grote bron van productieopbrengst, vertrouwen de defensie- en militaire industrieën op zeer flexibele, kosteneffectieve en betrouwbare technologieën. Met wereldwijde defensie-uitgaven die verwacht worden te groeien met een CAGR van ongeveer 3 procent over de periode 2019–2023, tot US$2,1 biljoen in 2023, investeren ze ook zwaar in moderne bewerkingsoplossingen in diverse sectoren van hun workflow.

De algemene eisen aan militair materieel kunnen enorm variëren, maar een paar dingen gelden universeel. In het algemeen moet militair materieel robuust, stijf zijn en goed functioneren in harde terrains. Veel van de grote apparatuur is metaal en vereist metalen onderdelen, maar er is ook een plaats voor medische voorzieningen (die goedgekeurd moeten worden door militaire autoriteiten, de FDA of welke overheidsregelgeving van toepassing is afhankelijk van de regio).

Aangezien defensietoepassingen overlappen met andere industrieën zoals communicatie, medisch en luchtvaart etc., betekent dit vaak dat ze alle bewerkingsfaciliteiten specifiek voor deze industrieën ook gebruiken. De machines moeten vaak groot zijn en in staat zijn om materialen als legeringen en harde, duurzame metalen te verwerken.

Hier zijn enkele manieren waarop de defensie-industrie CNC-machines implementeert en hoe ze iets unieks bijdragen:

Luchtvaarttoepassingen

Een van de grootste gebruikers van CNC-productietechnologieën is Lockheed Martin. Niet alleen is Lockheed Martin wellicht de grootste naam in defensieproductie, ze zijn ook het derde grootste luchtvaartbedrijf ter wereld, na Boeing en Airbus. Echter, het bedrijf heeft iets andere behoeften dan de andere twee, omdat het een veel grotere focus heeft op defensie. Hier komen precisiebewerkingstechnologieën van pas, die grote onderdeelnauwkeurigheid, procesbetrouwbaarheid en kostenbesparing bieden.

Terwijl CNC-machines sinds hun ontstaan in militaire toepassingen gebruikt worden, bieden moderne frees- en boormachines iets unieks wat de meeste andere productietechnologieën niet kunnen evenaren. De precisie alleen al stelt veel meer nieuwe militaire toepassingen mogelijk. De composietschillen op de F-35 worden bijvoorbeeld gefreesd en geboord met zulke strakke toleranties dat de gemonteerde oppervlakte van het vliegtuig de mismatches vermijdt die op een radar kunnen verschijnen.

In het geval van de F-35 gebruiken fabrikanten een vijf-as freesmachine met een overhead portal, die voldoende vermogen biedt voor hun precisiebewerkingsoperaties op de composietschillen van vliegtuigen. Het beheert ook complexe koolstofvezel-versterkte kunststofonderdelen samen met de aluminium vacuümspanningen die het onderdeel tijdens de productie vasthouden. Een enkele machine boort talloze typen onderdelen voor alle secties van het vliegtuig en voor het productieproces zelf.

Op dezelfde manier is Northrop Grumman een ander luchtvaart-defensie-aannemer die CNC-machines vindt de beste manier om hun doelen te bereiken. Ze hebben een langdurig partnerschap met wereldklasse productieconglomeraat Siemens om hun systemen te gebruiken en hebben enorm geïnvesteerd in het ontwikkelen van nieuwe technologieën voor eigen gebruik. Northrop Grumman's onderzoek heeft aangegeven dat de hoofdcategorieën die een CNC-machine moet voldoen (voor defensietoepassingen) zijn: robuust machineontwerp, machine tool herhaalbaarheid, machine tool responsiviteit, omgevingstemperatuurstabiliteit en stabiele machinefundering.

Northrop Grumman's Hawthorne-faciliteit gebruikt twee-portaal, 5-as Cincinnati Verticale CNC-freesmachines met instelbare CNC-spanningssystemen om bouw- en instelkosten voor harde gereedschappen te omzeilen. Drie instelbare bedden van nieuwe POGO Universele Houdingssystemen (UHFs) verminderen insteltijden met ongeveer twee derde bij trim- en booroperaties op meer dan 100 verschillende vliegtuighuidonderdelen. Deze systemen zijn een cruciaal onderdeel van het versnellen van hun operaties en werken samen met de NC-machines in hun arsenaal.

General Atomics is ook een enthousiastelijke ondersteuner van CNC-bewerking (onder veel andere technologieën) in hun vliegtuigontwikkeling. Hun werk met het Predator-vliegtuig is een geweldig voorbeeld. Het dient als een volledig-composiet vliegtuig, handmatig opgelegd in een van hun fabricagefaciliteiten ten zuiden van Rancho Bernardo, Californië, met behulp van voornamelijk koolstof/epoxy prepregs, en gecureerd in een autoklaaf. De prepreg-materialen worden gesneden op een gecomputeriseerde snij- en kittingmachine en kernensnijden wordt gedaan op een 5-as CNC-snijmachine.

Wapenontwikkeling

4-as CNC-machines werden gebruikt om Tomahawk-raketten te ontwikkelen al terug in de Golfoorlog. Deze trend is alleen dieper gegaan naarmate de technologie vorderde, met meerdere-as machines met grote werkruimtes en volumes die de huid van een raket in één workflow kunnen creëren. Naast precisie vereisen dergelijke systemen veel koppel om toughere materialen te frezen. Het is vanzelfsprekend dat raketten als de Tomahawk grote, zware systemen vereisen die ook moeten werken met krachtige materialen, aangezien deze wapens vaak scheepsreizen en zelfs onderzeebootcondities moeten doorstaan.

Om deze te ontwikkelen, gebruikt Raytheon een FANUC zes-as robot. Dit stelt een enkele afdeling in staat de gehele 20-voet kruisraket zelf te fabriceren, met de robot die het zware werk doet. Zoals men zich kan voorstellen, is het een gevaarlijke taak, dus zo min mogelijk handmatige arbeid is een massaal voordeel voor het bedrijf. Het gebruik van robotassemblage is daarom niet alleen goedkoper, sneller en nauwkeuriger, maar ook actiever veiliger.

Kleine componenten voor raketten en voertuigen worden constant ontwikkeld met multi-as bewerkingstechnologieën. Helikoptercomponenten als draaiende en stationaire zwenkplaten, hoofd- en staartrotor-naven en hoofrotormannen worden allemaal ontwikkeld met CNC-machines bij Sikorsky's faciliteiten bijvoorbeeld.

Zelfs voertuigen als de Hummer H2 gebruiken meerdere componenten die gefreesd worden. Een goed voorbeeld is de grille aan de voorkant, met aluminium en hoog-tolerantie stalen. Deze zijn veel sneller te maken en te monteren dankzij de unieke voordelen van CNC-bewerking.

Detectiesystemen & Radartechnologie

Detectiesystemen en communicatieapparaten 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 nog een gebied waar CNC-bewerking kan uitblinken als een bolwerk voor de operationele behoeften van het leger.

Radome- en radarschotelontwikkeling vereist uniek arbeidszame vormen en fijne afwerkingen. Dit is zodat ze heel minuut signalen kunnen oppikken, wat men nodig heeft voor wapendetectiesystemen. Dit betekent vaak dat de CNC-gefreeste componenten glad en precies gebogen moeten zijn op alle juiste manieren.

Zelfs afgezien van deze detectiesystemen, worden hun behuizingen ook gefreesd en gefreesd. Hoge uithoudingsvermogen wordt met name noodzakelijk omdat ze vaak onderdeel moeten zijn van militaire voertuigen die ofwel hoge snelheden halen of een grote mate van slijtage moeten weerstaan. Radars kunnen uit meerdere metalen en legeringen bestaan, dus elke CNC-machine die deze verwerkt, moet een redelijke mate van veelzijdigheid aan tafel brengen.