Snelle & Veilige Titanen Machining voor Luchtvaart met Walter's Xpress Tools

Walter verbetert titanen machining met speciale gereedschappen

Tübingen-gebaseerd specialist Walter's Xpress reeks voor de luchtvaartindustrie is maatwerk voor de exacte eisen van de luchtvaartindustrie. In het bijzonder, hun solid carbide gereedschappen met klantspecifieke afmetingen zijn beschikbaar voor levering binnen twee tot maximaal drie weken. Een innovatieve nieuwe gereedschapscoating en gereedschapstechnologie zorgen ervoor dat de standtijd in sommige gevallen meer dan verdubbeld wordt.

In de luchtvaartindustrie worden dingen een beetje anders gedaan in vergelijking met andere sectoren. Gewicht speelt een cruciale rol, en elke gram minder telt. Het is uiteindelijk het gewicht van een product dat de winstgevendheid bepaalt, in plaats van onderdeel- en componentprijzen. Geen wonder dus dat titan in deze sector aanzienlijke groei en populariteit geniet. Dit is het geval met name voor structurele componenten waarvoor hoge sterkte ook telt. Typische voorbeelden zijn deuren en deurkozijns, landing gear steunen, onderstelstreben of landing flap sporen. Titan is ook corrosie- en temperatuurbestendig.

Echter, fabrikanten van vliegtuigen voor burgerluchtvaart zijn zich in toenemende mate onderwerp aan de druk van een seriefabrikant, zoals bekend is uit de auto-industrie. Tot nu toe hebben Boeing, Airbus, en in mindere mate Bombardier, de markt voornamelijk onder zich verdeeld. Tussenwijl bereiden nieuwe concurrenten uit China en Rusland zich voor om de markt te betreden. De druk om productie zo kosteneffectief mogelijk te maken, neemt dus toe. Walter levert een belangrijke bijdrage hieraan met de Xpress Luchtvaart reeks.

Vervolgontwikkeling van de Tooling Systemen

De uitdaging: Titan is moeilijker te machine dan aluminium, dat tot nu toe grotendeels is gebruikt. De hoge chemische reactiviteit leidt tot spannen die vastsmeren aan de snijrand tijdens bewerking. De slechte warmteleiding van het materiaal zorgt ervoor dat temperaturen aan de snijrand aanzienlijk stijgen. De resulterende spannen zijn vaak extreem zacht en abrasief. De minimale elasticiteitsmodulus leidt er gemakkelijk toe dat het werkstuk buigt. Samen met materiaalverharding in de randzone, vermindert dit de randstandtijd van het gereedschap zelfs bij lage snijksnelheden.

De gereedschapskosten hangen ook significant af van de eisen die aan het onderdeel en het materiaal worden gesteld, alsook aan het proces. Het verminderen van de wanddikte kan ertoe leiden dat de onderdelen extreem onstabiel worden, dus een belangrijk focus is de stabiliteit van de machine en de spanning. Het gebruik van de juiste koelstrategie heeft ook een significante invloed op de standtijd van het gereedschap. Walter ontwikkelt zijn tooling systemen continu met het doel om bewerkingstijden te reduceren. Hardmetaal substraat, nieuwe coating technologieën en macro- en micro-geometrieën van de snijgereedschappen spelen hier een belangrijke rol. De bewerkingsstrategie kan echter ook verder geoptimaliseerd worden in samenwerking met CAD/CAM specialisten.

Dit maakt high-performance cutting (HPC) en high-dynamic cutting (HDC) voor afwerking en ruwfrezen van titan vandaag de dag mogelijk. Dynamisch frezen met de Walter Prototype Ti38 Z6-10 en innovatieve nieuwe coating stelt snijksnelheden van tot 140 m/min in staat te zijn bereikt. Multi-tand oplossingen met tot tien tanden staan de voeding toe om met tot 50 procent te stijgen bij lage contactbreedtes. Deze solid carbide tool oplossingen kunnen uiteindelijk een toename in metaalafnamevoet van tot 50 procent bereiken in vergelijking met conventionele oplossingen.

Coating Bepaalt Standtijd

Een voorbeeld van de nieuw ontwikkelde substraat en coating technologieën is de PVD-gebaseerde coating (physical vapor deposition) voor solid carbide gereedschappen in de Walter Prototype Ti reeks. Deze coating verhoogt de standtijd aanzienlijk in vergelijking met de conventionele ANC coating (aluminium chroom nitriet) – met tot 100 procent en meer. Dit betekent dat de standtijd van een vensterframe gemaakt van 3.7164 titan met een trekkracht van 1250 N/mm² bij half- en afwerking met een Prototype HPC Ti40 is verheven met 154% van 175 minuten naar 444 minuten. Het gebruik van een Prototype HDC Ti38 L voor afwerking van de buitencontour heeft de standtijd verlengd met 116%. De snelheid is met 25% verhoogd en het bewerkingsvolume met 23%.

Een verdere innovatie is CVD coating technologie voor het wisselbare insert snijmateriaal WSM45X, wat bijvoorbeeld gebruikt wordt voor de Walter BLAXX M3255 eekhoorn frees. De coating fungeert als een warmte beschermingsschild, wat hoge snijksnelheden van tot 65 m/min mogelijk maakt en de randstandtijd verlengt tot 130 minuten. Dit maakt het mogelijk om de standtijd van titan structurele componenten, die typisch gemaakt worden met een mengsel van vol nuf frezen en climb frezen bij een snijksnelheid van 45 m/min en een voeding van 0,12 mm, te verdubbelen. Een verdere optie is om de snijksnelheid te verhogen tot 65 m/min met een constante standtijd van ongeveer 60 minuten. Afwerkfrezen kan ook uitgevoerd worden met PCD (polycristijne diamant) snijranden, die onder de hardest bekende materialen vallen.

Een passende koelstrategie moet in dit geval geïmplementeerd worden, om de bewerkingstemperatuur aan de snijrand onder 600 °C te houden. In het algemeen, heeft de snijvloeistof en de concentratie van het koelmedium een significante invloed, met name op de standtijd van het gereedschap. Het is het meest belangrijk om het koelmedium zo direct mogelijk in de werkkring te introduceren. Dit wordt gefaciliteerd door speciale koelkanalen in de gereedschappen. Hoogdruk koeling tot 70 bar is state-of-the-art voor nieuwe machinegereedschappen. Speciale tooloplossingen voor cryogene bewerking gaan nog verder, werken met vloeibare kooldioxide of stikstof, wat nog kouder is.

Van Gereedschapsleverancier tot Technologiepartner

Walter beschouwt zichzelf als een digitaal procespartner en ontwikkelt daarom gereedschappen die steeds nauwer gerelateerd zijn aan toepassingen in de zin van "component oplossingen". Dit vereist een heel team van specialisten. Geschikte CAD/CAM vaardigheden zijn een cruciale voorwaarde voor complete evaluatie van de processen. Walter beantwoordt de behoeften van zijn klanten en biedt gereedschappen, oplossingen en diensten gedurende het hele proces.

Met betrekking tot deze ontwikkeling, heeft Walter het "Component Solutions" project ontwikkeld in samenwerking met het Advanced Manufacturing Research Centre aan de Universiteit van Sheffield enige tijd geleden. In het kader van het project, zijn speciale bewerkingsstrategieën ontwikkeld voor alle zakvormen die voorkomen voor structurele componenten, met behulp van de CAM-programma's die in de luchtvaart- en ruimtevaartindustrie algemeen gebruikt worden. Deze "toolbox" stelt in staat om een geschikt bewerkingsproces snel en efficiënt af te leiden van een 3D-model van een klantcomponent.

Hoogste Kwaliteit in de Kortste Tijd

"Goede dingen komen tot wie wacht" klinkt niet meer waar vandaag de dag. Zelfs hoogpresterende gereedschappen met klantspeciale afmetingen onderworpen aan immense tijdsdruk. Sinds het begin van het jaar biedt Walter daarom de lang bestaande Walter Xpress service ook speciaal voor de luchtvaartsector aan. Xpress tooloplossingen zijn beschikbaar voor levering binnen twee tot maximaal drie weken. De snelheid begint bij het bestelproces zelf. De my.Walter softwareoplossing stelt de klant in staat om het gereedschap online zelf te ontwerpen of samen met een getrainde veldservice medewerker. Met "Walter Online Xpress", ontvangt de klant een bindende offerte inclusief een 2D-tekening en 3D-model per e-mail binnen maximaal één uur. De bestelling zelf, die vaak een knelpunt binnen het bedrijf is, wordt ook aanzienlijk versneld met behulp van Walter tool management.