Wysoce Precyzyjne Obrabiarki Strumieniowe Umożliwiają Producentowi Energii Odnawialnej Rozszerzenie Zakresu Działalności
Dostawca energii alternatywnej ma cel
Pomóc ludziom poprzez produkowanie i dostarczanie tańszej energii stanowiącej alternatywę dla drogich opcji ekologicznych.
Dlatego firma z radością przyjęła informację, że przyjazny dla środowiska proces cięcia strumieniem wodnym jest już na tyle zaawansowany, iż może zaspokoić ich wymagania w zakresie precyzji na polu produkcji, rozwiązań indywidualnych i prototypów.
Zlecanie produkcji na zewnątrz jest kosztownym rozwiązaniem
Kronos Energy Solutions - firma z siedzibą w Cordova (TN), projektuje i produkuje małe turbiny wiatrowe o pionowych osiach, przeznaczone dla terenów wiejskich, miejskich i nadmorskich. John Bogensberger, prezes i dyrektor naczelny Kronos, nabył doświadczenie w trakcie wieloletniej pracy w zakładach produkujących drzwi z cienkiego metalu dla budynków operacyjnych.
„Obrabiarki strumieniowe zobaczyłem po raz pierwszy na targach IMTS w 1998 r. Zainteresował mnie proces produkcyjny, który nie generował toksycznych gazów, kurzu ani niebezpiecznych związków chemicznych. Miałem jednak wrażenie, że trudno byłoby usprawiedliwić użycie tych urządzeń w intensywnym środowisku produkcyjnym do cięcia blachy”.
W 2009 r. Bogensberger uruchomił własną firmę Kronos Energy Solutions. Początkowo większą część prac zlecał na zewnątrz. Zlecanie prac to doskonałe rozwiązanie dla nowych firm, aby uzyskać wycięte i poddane obróbce części bez konieczności wcześniejszego dokonywania inwestycji kapitałowych. Firmy te mogą koncentrować się na wprowadzaniu tych części do końcowego produktu i jednoczesnym testowaniu rozmaitych procesów obróbki w celu dokonania ostatecznej decyzji inwestycyjnej.
Jednakże, zlecanie na zewnątrz może powodować opóźnienia w przypadku, gdy część zostanie wykonana nieprawidłowo lub zajdzie potrzeba wprowadzenia zmian projektowych. Kronos przekonał się również, że obróbka wtórna mająca na celu usunięcie strefy wpływu ciepła (HAZ) i popiołu, będących wynikiem cięcia przy użyciu płomienia, jest czasochłonna. Matrycowanie części pozostawiało nierówną krawędź, którą należało usunąć.
Zlecanie prac warsztatom, w których stosowano konwencjonalne obrabiarki strumieniowe eliminowało potrzebę wtórnej obróbki części w celu usunięcia opisanych wyżej problemów, „jednak nadal trzeba było zmagać się ze zjawiskiem ukosu” - wyjaśnia Bogensberger.
„A my stosujemy szczególne konfiguracje przekładni, które wymagają bardzo małych tolerancji. A więc, nadal musieliśmy wykonywać ostateczną obróbkę”.
W 2010 r. Bogensberger udał się na targi FABTECH w Atlancie, aby zapoznać się z obrabiarkami najnowszej generacji i właśnie tam po raz pierwszy przedstawiono mu urządzenie Mach 4 firmy Flow wyposażone w system Dynamic Waterjet® XD.
„Postęp, jaki firma Flow poczyniła w dziedzinie technologii cięcia strumieniem wodnym jest imponujący. Od dawna wiedzieliśmy, że metody strumieniowe są niezwykle elastyczne, ale kiedy zobaczyliśmy, z jaką prędkością i dokładnością odbywa się proces produkcyjny za pośrednictwem FlowJet, wiedzieliśmy, że znaleźliśmy to, czego szukaliśmy”.
Najnowszy postęp na polu technologii strumienia wodnego
Cięcie strumieniem abrazyjnym wiąże się z dwoma problemami: opóźnieniem strumienia i ukosem. Oba błędy dokładności można zminimalizować poprzez znaczącą redukcję prędkości cięcia, co jednak pociąga za sobą wydłużenie czasu cyklu i wzrost kosztów produkcji części.
Opóźnienie strumienia to zjawisko polegające na tym, że punkt wyjścia strumienia tnącego jest opóźniony w stosunku do punktu wejścia. Opóźnienie to jest przyczyną błędów geometrycznych, ponieważ strumień wycina kształt stożkowy zamiast kołowego i powoduje nacięcia naroży wewnętrznych.
Skos w kształcie „V” występuje w sposób naturalny wskutek rozpraszania się energii strumienia w miarę przecinania materiału. Im wyższa prędkość cięcia, tym wyższy jest błąd skosu szczeliny cięcia, którego wartość może wynosić 0,254 mm na jedną stronę. Podobnie jak w przypadku opóźnienia strumienia, typową metodą redukcji tego skosu jest zmniejszenie prędkości cięcia. Jednakże pociąga to za sobą nie tylko redukcję liczby części wycinanych w ciągu dnia, ale również zwiększenie zużycia garnetu (generującego przeważającą część kosztów cięcia strumieniem abrazyjnym) na jednostkę długości cięcia.
System Dynamic Waterjet z funkcją Active Tolerance Control™ jest jednym z najważniejszych udoskonaleń w historii technologii cięcia płaskiego strumieniem abrazyjnym.
Opracowany przez Flow i opatentowany w 2001 r. w celu przeciwdziałania zjawiskom skosu i opóźnienia strumienia podczas cięcia płaskiego system umożliwia cięcie z maksymalną prędkością dzięki zintegrowaniu prostego w użyciu lecz niezwykle kompleksowego oprogramowania z zapewniającym precyzję projektem systemu i obrotowym przegubem. Cięcie odbywa się z większą prędkością przy niższych kosztach na jednostkę długości.
Po kilku latach projektowania i testowania firma Flow oferuje obecnie takie same udoskonalenia w przypadku cięcia pod kątem i cięcia 3D za pomocą systemu Dynamic Waterjet XD. Poprzednio prawidłowe zaprogramowanie cięcia jednej części 3D strumieniem wody trwało wiele godzin.
Zmiana zachowania strumienia wodnego to zasługa oprogramowania CAD FlowXpert™ firmy Flow, które również zapewnia skrócenie czasu programowania i czyni je bardziej intuicyjnym. Wykorzystując zaawansowane modele matematyczne SmartStream™, ten przełomowy system kontroli ruchu zapewnia prawidłową pozycję strumienia tnącego. Prędkość cięcia ulega zwiększeniu od dwóch do czterech razy, przy czym skos jest mniejszy niż ma to miejsce w przypadku konwencjonalnych systemów 5-osiowych.
„System Dynamic XD opracowaliśmy w celu zintegrowania możliwości cięcia systemu Flow Dynamic Waterjet z zaawansowanym systemem wieloosiowym do cięcia złożonych części 3D. W przeciwieństwie do tradycyjnych systemów wieloosiowych, których programowanie zajmuje wiele godzin, ten system jest tak zaprojektowany, że jest łatwy w użyciu oraz zapewnia elastyczność niezbędną do wykonania całego ciągu produkcyjnego lub jednej części prototypowej” - mówi Tim Fabian, globalny kierownik ds. produktów. „Naszą koncepcję 2D ’od projektu do gotowego detalu’ (’art-to-part’) zastosowaliśmy w świecie 3D. Jeżeli geometria jest czysta, program wycięcia metodą strumieniową części 3D można opracować w ciągu jednej minuty”.
Korzyści płynące z posiadania precyzyjnej obrabiarki strumieniowej
Kronos zakupił system Mach 4 o wymiarach 4 metry na 2 metry, aby mieć pewność, że rozmiar blatu roboczego nie będzie stanowił ograniczenia.
„Na przykład, w przeszłości zlecaliśmy prace producentowi kół zębatych, przy koszcie 103 USD za jedno koło. Wykonanie tego samego koła zębatego za pomocą naszej maszyny FlowJet, kosztuje teraz około 1,40 USD, przy czym nie zachodzi potrzeba wykonywania ostatecznej obróbki. Oszczędności te możemy przelać bezpośrednio na naszych klientów”.
„Pierwsze co zauważyliśmy, to była dramatyczna redukcja kosztów części” - mówi Bogensberger. „Na przykład, w przeszłości zlecaliśmy prace producentowi kół zębatych, przy koszcie 103 USD za jedno koło. Wykonanie tego samego koła zębatego za pomocą naszej maszyny FlowJet, kosztuje teraz około 1,40 USD, przy czym nie zachodzi potrzeba wykonywania ostatecznej obróbki. Oszczędności te możemy przelać bezpośrednio na naszych klientów”.
Elastyczność technologii strumienia wodnego umożliwia również cięcie praktycznie każdego materiału, bez względu na to, czy jest to stal, aluminium, stal węglowa, czy guma. „Wykonaliśmy gablotę z płyt Lexan z blokowanymi połączeniami. Produkt nie zawierał nawet jednej śruby, tylko konfiguracje szczelin i kołków, a więc nie było potrzeby używania jakiegokolwiek osprzętu” - mówi Bogensberger.
Urządzenie FlowJet umożliwia firmie świadczenie tanich usług o wysokiej jakości.
„Mamy nowego klienta, który kupował surowiec, wysyłał go do producentów odkuwek, a następnie do zakładu obróbki metali. Zakład używał dziurkarki wykonującej nierówne krawędzie, które następnie klient musiał wyrównywać. Ponadto różnica pomiędzy górą a dołem wynosiła 0,762 mm” - wyjaśnia Frank Garavelli, dyrektor ds. sprzedaży.
„Zanim firma otrzymała gotową część, konieczne było wykonanie 6 różnych operacji przez różnych dostawców. Teraz, gdy mamy FlowJet, cały proces sprowadza się do zamówienia surowca oraz wycięcia i uformowania części, która jest gotowa do ostatecznego przetworzenia. Nie zachodzi potrzeba wyrównywania ani ścierania nierównych krawędzi”.
Ze względu na dokładność systemu Dynamic XD, firma Kronos może ułożyć materiał w stosie i wycinać jednocześnie 8 części. „Flow rzeczywiście przełożył technologię strumienia wodnego na maszynę produkcyjną” - twierdzi Bogensberger.
Obrabiarka strumieniowa pomogła również firmie wyjść poza działalność związaną z energią wiatru i łańcuchem dostaw energii.
„Wykorzystanie energii wiatru to jeden ze sposobów redukcji zużycia paliw kopalnych. Innym sposobem jest zwiększenie wydajności zużycia paliwa” - mówi Garavelli.
„Długodystansowy transport, na przykład, zużywa duże ilości paliwa. Dlatego opracowaliśmy aerodynamiczne oprofilowanie, które redukuje opór i poprawia wskaźnik zużycia paliwa. Dysponując urządzeniem FlowJet możemy dostosować wygląd do wymogów dotyczących wyglądu całej floty”.
Bez względu na to, czy jest to logo, informacje kontaktowe czy aplikacja dopasowana do elementów graficznych pojazdu, Kronos posiada obecnie możliwości szybkiej reakcji na potrzeby klientów. Inne nowe przedsięwzięcia to dostosowane do indywidualnych potrzeb podłogi oraz cięcie betonu o grubości 12,7 cm, przeznaczonego na rzeźbę kościelną.
„Zasadniczo, FlowJet otworzył przed nami więcej możliwości i zapewnił nam wzrost dochodu netto o co najmniej 20%” - wyjaśnia Bogensberger. „Ze względu na naszą elastyczność w zakresie projektowania prototypów oraz turbin wiatrowych, jak również możliwości w zakresie realizacji indywidualnych potrzeb klientów, zwrot z inwestycji uzyskaliśmy po 22 miesiącach”.