Een complexe bewerkingsuitdaging overwinnen:het ladderframe voor een dieselmotor van 13,6 liter

Toen een klant ons een nieuw ontwerp van een 13,6-liter dieselmotor voor landbouw- en bouwmachines met een hoog vermogen bracht, hadden ze niet alleen een leverancier van machinale bewerkingen nodig, maar ook een partner die hen kon helpen om de machine naar de finish te brengen. Dit was een cruciaal motorplatform, met in het hart ervan een complexe ladderbehuizing.

Vanaf het begin wist de klant dat dit onderdeel niet gemakkelijk te bewerken zou zijn . Het was meer dan 40 inch lang, vereiste nauwe toleranties en nauwkeurige koppelspecificaties, en zou uiteindelijk worden geassembleerd met behulp van robotkoppels om consistentie te garanderen. Ze kwamen naar Stecker vanwege onze reputatie, niet alleen vanwege het bewerken van complexe onderdelen, maar ook vanwege ons deskundige technische personeel dat hen kon helpen het ontwerp te perfectioneren.

Zoals bij veel van onze projecten is de uiteindelijke bewerking slechts een klein deel van het verhaal .

Projectbeschrijving ladderframe

Het ladderframe-ontwerp van deze OEM zit bovenop een groot dieselmotorblok van 684 pk en speelt verschillende essentiële rollen. Het bevat de belangrijkste componenten van het kleppenmechanisme (klepveren, nokkenas en tuimelaars) en verdeelt de interne belastingen van de motor. Structureel zorgt het voor stijfheid, vermindert het trillingen en zorgt het voor een goede uitlijning van de assen die de klepbeweging aandrijven en synchroniseren.

Prototyping, partnerschap en engineering in een handomdraai

De klant bracht de eerste blauwdrukken van zijn motorontwerp mee en vroeg of we wilden helpen dit om te zetten in een machinaal bewerkte realiteit. Het ging niet alleen om het citeren van een deel, maar om het opstropen van de mouwen en zij aan zij werken met hun ontwerpingenieurs om problemen vanaf de basis op te lossen. 

Hun ontwerpteams kwamen ter plaatse bij Stecker bijeen om samen met onze ingenieurs aan de ontwikkeling van prototypen te werken. We zijn begonnen met aluminium zandgietstukken, die ideaal zijn voor prototyping vanwege hun lagere gereedschapskosten en snelle doorlooptijd.

Het ladderframe vereiste extreem krappe koppel- en maattoleranties binnen een paar micron, wat betekende dat het onderdeel precies zo moest worden bewerkt als het op de motor zou worden gebruikt. In samenwerking met het ontwerpteam van de klant hebben we tijdens de bewerking realtime ontwerpaanpassingen doorgevoerd om de kenmerken te verfijnen en de plaatsing van de bouten te optimaliseren. 

Omdat aluminium gietstukken onder torsie kunnen draaien of buigen, was het van essentieel belang om tijdens het testen identieke torsiespecificaties aan te houden. We gebruikten zelfs dezelfde bouten en aanhaalmomenten tijdens het lijnboren. We hebben ook een simulator gebouwd die hun assemblageopstelling weerspiegelde, waardoor we het bewerkingsproces onder reële omstandigheden konden valideren . Om de herhaalbaarheid te garanderen, hebben we robotkoppelen geïntegreerd, zodat elk onderdeel aan exact dezelfde assemblagenormen voldeed als die op de productielijn.

Dat detailniveau was van belang. Met een onderdeel van deze omvang en structureel belangrijk, kunnen zelfs kleine afwijkingen het hele kleppentreinsysteem in de war sturen. Door een simulator te bouwen en de assemblageomstandigheden van de OEM na te bootsen, hebben we ervoor gezorgd dat deze netjes zou worden geïnstalleerd, consistent zou presteren en aan de strenge eisen van de klant zou voldoen.

Technische en machinale uitdagingen

Wat dit project bijzonder uitdagend maakte, was de verschuiving van zandgieten naar spuitgieten naarmate het programma zich richting productievolumes ontwikkelde. Spuitgieten biedt efficiëntie en herhaalbaarheid, maar brengt ook risico's met zich mee zoals porositeit:kleine holtes in het materiaal die de sterkte en de integriteit van het oppervlak in gevaar brengen. 

Het probleem werd nog verergerd door het feit dat spuitgietstukken geen overtollige machinevoorraad kunnen vervoeren. Het verwijderen van te veel materiaal tijdens het bewerken kan porositeit veroorzaken, maar niet elimineren . Dat betekende dat we over een dunne lijn moesten lopen:net genoeg materiaal om schone oppervlakken machinaal te bewerken, maar niet genoeg om gietfouten te veroorzaken.

Om dit probleem op te lossen, hebben we nauw samengewerkt met de gieterij, waarbij we gezamenlijke beoordelingen hebben uitgevoerd, zowel in onze fabriek als op locatie met hun team . Samen hebben we verschillende giettoleranties getest, bewerkingsstrategieën aangepast en uiteindelijk de gereedschappen meer dan tien keer aangepast om het precies goed te krijgen.

Een stap verder gaan op het gebied van kwaliteit en traceerbaarheid

De overgang van prototype naar volledige productie vereiste een aanzienlijke investering in op maat gemaakt gereedschap om toleranties en consistentie voor duizenden onderdelen te behouden. Omdat dit ladderframe op een speciale lijn wordt vervaardigd, elke armatuur, klem en workflow is speciaal voor dit onderdeel gebouwd . We hebben vooraf veel tijd besteed aan Poka-yoke-processen, ergonomische tests en feedback van operators om ervoor te zorgen dat de cel werd ingebeld voordat deze werd opgestart. 

Vanuit kwaliteitsoogpunt laat dit project niets aan het toeval over. Elk ladderframe wordt 100% geïnspecteerd , en elk exemplaar is geserialiseerd met een datamatrixcode die rechtstreeks is gekoppeld aan het inspectierapport. Ons systeem registreert alle dimensionale gegevens digitaal, dus als een klant belt met een vraag, morgen of over vijf jaar, kunnen we binnen enkele seconden de inspectiegeschiedenis van dat exacte onderdeel opvragen. Dat niveau van traceerbaarheid is essentieel voor een onderdeel van dit kritieke belang , en het geeft onze klant het volledige vertrouwen dat elk onderdeel dat Stecker verlaat, voldoet aan de specificaties en volledig wordt ondersteund door gegevens.

Gebouwd voor de zwaarste banen en klaar voor nieuwe uitdagingen

In mijn 24 jaar bij Stecker kan ik vol vertrouwen zeggen dat dit een van de zwaarste onderdelen is die we ooit hebben gebouwd. Het vergde elk grammetje technische expertise, gieterijcoördinatie en procesdiscipline die we hadden. En dat is precies het soort uitdaging waarvoor we zijn gebouwd.

Complexe onderdelen als deze zijn niet alleen technische uitdagingen, het zijn kansen om samen te werken, te innoveren en te bewijzen waarom Stecker de leverancier-partner bij uitstek is wanneer precisie en prestaties niet in gevaar kunnen worden gebracht. 

Met recente investeringen in apparatuur en capaciteitsverbeteringen zijn we klaar om nieuwe, zeer complexe bewerkingsprojecten voor OEM-partners aan te pakken. Neem contact met ons op om vandaag uw uitdagende CNC-bewerkingsproject door te nemen.

Over de auteur

Jason vindt het leuk om uitdagingen van klanten op te lossen. Als VP Business Development is Jason verantwoordelijk voor het ontwikkelen van nieuwe business en is hij de aanspreekpunt voor verschillende huidige klanten van SMC. Jason heeft gewerkt in engineering, productie en verkoop, en ontdekt dat zijn grootste kracht het bieden van oplossingen aan klanten voor hun productie-uitdagingen is.