Nanotechnologie:
hoe de toekomst een nieuwe vorm krijgt 1/12
magazine voor bedrijf en techniek van sandvik coromant
india:
de juiste versnelling
aerospace:
groener vliegen
australië:
plannen smeden Studenten van de Beihang University vieren hun afstuderen
china:
vandaag de toppers van morgen opleiden
hoogvliegers
redactioneel klas forsström president sandvik coromant
De scherpe geesten van morgen aantrekken in de loop van zijn lange geschiedenis heeft
de bewerkingsindustrie zich aangepast en is zij meegegroeid met de eisen van een steeds veranderende wereld. Op een heel andere manier dan honderd jaar geleden evolueert de moderne bewerkingsindustrie nog steeds en we gaan een spannende toekomst tegemoet. Eén van de interessantste regio's is China, waar metaalbewerking een steeds belangrijker onderdeel wordt van de zich snel ontwikkelende economie. Om de groei in China bij te houden moeten wij in onze branche de beste en hoogst opgeleide mensen zien aan te trekken en te houden. De recente samenwerking met Beihang University (Beijing University of Aeronautics and Astronautics, BUAA) laat zien hoe Sandvik Coromant zijn steentje bijdraagt aan de toekomst in de vorm van opleidingen. De BUAA is de eerste universiteit in China die zich gespecialiseerd heeft in lucht- en ruimtevaarttechniek en academisch onderzoek. In de loop van zijn 59-jarige geschiedenis heeft de universiteit al 110.000 hooggekwalificeerde professionals afgeleverd en nu is het een belangrijk instituut voor technologische innovatie. Waar kun je nu beter de probleemoplossers van morgen aantrekken? In oktober 2009 ondertekenden de BUAA en AB Sandvik Coromant een Strategic Partnership. De overeenkomst betreft technologie-uitwisseling, sponsoring van snijgereedschappen, de oprichting van een gezamenlijk laboratorium, het gezamenlijk organiseren van seminars voor aerospaceklanten en de Sandvik Coromant-beurs voor de School of Mechanical Engineering and Automation. Met het gezamenlijke lab en toegang tot de nieuwste technologie van Sandvik Coromant hebben studenten de gelegenheid om te
“Dit is een boeiende bedrijfstak, die bol staat van de kansen en innovatie.” werken in een praktijkomgeving en krijgen ze meer inzicht in de uitdagingen die fabrikanten moeten trotseren. Specialisten van Sandvik Coromant geven ook trainingen op de campus om studenten voor te bereiden op de praktijk na het afstuderen. Zo kunnen ze totaaloplossingen voor klanten ontwikkelen zodra ze tot de arbeidsmarkt toetreden. Voor Sandvik Coromant biedt het partnerschap een nieuwe gelegenheid om betrokken te zijn bij de groeiende, belangrijke Chinese markt. Met onze betrokkenheid bij dit partnerschap tonen we de pientere studenten dat dit een boeiende bedrijfstak is, die bol staat van de kansen en innovatie. Voor wie de kansen van een groeiende Chinese markt wil uitbuiten, is dit belangrijker dan ooit. Lees meer over deze samenwerking op pagina 21. klas forsström President Sandvik Coromant
Metalworking World is een magazine voor bedrijf en techniek van AB Sandvik Coromant, 811 81 Sandviken, Zweden. Tel.: +46 (26) 26 60 00. Metalworking world verschijnt driemaal per jaar in het Amerikaans en Brits Engels, Chinees, Deens, Duits, Fins, Frans, Hongaars, Italiaans, Japans, Koreaans, Nederlands, Pools, Portugees, Russisch, Spaans, Thai, Tsjechisch en Zweeds. Het magazine gratis voor klanten van Sandvik Coromant over de hele wereld, en wordt uitgegeven door Spoon Publishing in Stockholm, Zweden. ISSN 1652-5825. Hoofdredacteur en verantwoordelijke onder de Zweedse publicatiewetgeving: Yvonne Strandberg. Accountmanager: Christina Hoffmann. Redactiemanagement: Johan Andersson. Art directors: Emily Ranneby, Annika Sundström. Technisch redacteur: Christer Richt. Assistent-redacteuren: Valerie Mindel, Geoff Mortimore. Coördinator: Lianne Mills. Taalcoördinator: Sergio Tenconi. Layout taaledities: Eva Bengtson. Nederlandse vertaling en redactie: Jan Tazelaar, Wilma de Hoog. Prepress: Markus Dahlstedt. Coverfoto: Wang Jing. Ongevraagde artikelen worden niet gepubliceerd. Tekst in deze uitgave mag uitsluitend na verkregen toestemming worden overgenomen. Verzoeken daartoe dienen te worden gericht aan de redactiemanager van Metalworking World. Redactionele uitspraken en opinies in Metalworking World zijn niet per definitie die van Sandvik Coromant of de uitgever. Alle correspondentie en vragen met betrekking tot het magazine zijn welkom bij: Metalworking World, Spoon Publishing AB,Kungstensgatan 21B, 113 57 Stockholm, Zweden. Tel: +46 (8) 442 96 20. E-mail:
[email protected]. Vragen over distributie: Catarina Andersson, Sandvik Coromant. Tel: +46 (26) 26 62 63. E-mail:
[email protected]. Gedrukt in Zweden door Sandvikens Tryckeri. Gedrukt op MultiArt Matt 115 gram en MultiArt Gloss 200 gram van Papyrus AB, gecertificeerd conform ISO 14001 en geregistreerd bij EMAS. Coromant Capto, CoroMill, CoroCut, CoroPlex, CoroTurn, CoroThread, CoroDrill, CoroBore, CoroGrip, AutoTAS, GC, Silent Tools en iLock zijn geregistreerde handelsmerken van Sandvik Coromant.
Een gratis exemplaar van Metalworking World ontvangen? E-mail uw adres naar
[email protected]. Metalworking World is een informatief magazine. De aangeboden informatie is van algemene aard en dient niet te worden opgevat als advies of uitgangspunt bij het nemen van beslissingen in specifieke gevallen. Het gebruik van de verschafte informatie geschiedt op eigen risico van de gebruiker. Sandvik Coromant is niet aansprakelijk voor rechtstreekse, incidentele, gevolg- of indirecte schade van welke aard dan ook, die in verband kan worden gebracht met het gebruik van de in Metalworking World gepubliceerde informatie.
inhoud
10
Arbeiders bij Bonfiglioli helpen India economisch te groeien.
28
Vliegtuigmotoren worden groen.
10
32
Australië's grootste nog bestaande smederij doet het zelf.
Quicktime: Nieuws uit de metaalbewerkingswereld.......4
De werkers van morgen aantrekken...................21
Leer de baas kennen..... 5
Milieuvriendelijke vliegtuigmotoren....... 28
De energie voor India's groei...............................10 Hoe nanotech uw leven gaat veranderen..........18
Beetje bij beetje De nieuwe generatie CoroDrill 870-boren met verwisselbare punt gaat het prestatieniveau voor de belangrijke bewerking van het gaten boren verhogen.
16
Een niche smeden.......32 Totaaloplossing........... 38
18
Nanotechnologie wijst ons allemaal de weg.
Verandering is goed
De scherpe kant
Waarom het snel wisselen van snijgereedschappen zo belangrijk voor de productiviteit is geworden op alle terreinen van de metaalbewerking.
De stroomproducerende industrie gaat wereldwijd een grote groei doormaken, wat ook tot groei van de gas- en stoomturbine-industrie gaat leiden. En dus wordt de bewerking van turbineschoepen steeds belangrijker.
26
36
QUICKTIME "assortiment verbreden om aan de eisen van de markt te voldoen." Vijf vragen aan Francis Richt, ProductlijnManager boren en kotteren, over de nieuwe toplijn ronde gereedschappen van Sandvik Coromant.
1.
Wat is het nieuwe assortiment? Twee nieuwe lijnen gaan ons productassortiment verbreden. De ene betreft gereedschappen die topprestaties leveren, zoals de CoroDrill 870, CoroDrill 860 en CoroTap. De tweede, de Spectrum Range, is veelzijdiger en omvat een breed gamma aan materialen en toepassingsgebieden.
2. Het Virginia center is een basis voor samenwerking in R&D.
Samenwerken voor de toekomst
onderzoek. Een aantal vooraanstaande bedrijven, waaronder Sandvik Coromant, hebben gezamenlijk het Commonwealth Center for Advanced Manufacturing (CCAM) opgericht. Deze faciliteit, gevestigd in Virginia in de VS, is opgezet als gezamenlijk onderzoekscentrum, waar de deelnemende bedrijven en academische partners samen R&D-initiatieven kunnen uitwerken. Het is de bedoeling om de branche te laten profiteren van grote verbeteringen in fabricagetechnologieën voor oppervlaktebewerking en fabricagesystemen. Het centrum wordt voltooid in 2012 en wordt uitgerust met rekencentra, grootschalige productielaboratoria en productieruimtes voor zware apparatuur en oppervlaktecoatingprocessen. De deelnemende bedrijven zijn onder meer Canon Virginia Inc., Chromalloy, Newport News Shipbuilding, Siemens en Rolls-Royce. De academische leden zijn de University of Virginia, het Virginia Polytechnic Institute (Virginia Tech) en de Virginia State University. Brian Warner, woordvoerder van Rolls-Royce voor CCAM, zegt: “We zijn zeer verheugd met het CCAM. We nemen over de hele wereld deel aan centra zoals deze, en hebben al laten zien dat toegepast onderzoek kan leiden tot grote verbeteringen, die rechtstreeks in onze productiefaciliteiten kunnen worden geïmplementeerd.” n
4
metalworking world
Wat is het verschil tussen beide lijnen? De eerste lijn is ontworpen voor specifieke materialen en toepassingsgebieden, gericht op het optimaliseren van de prestaties. De Spectrum Range, die boren en tappen omvat, is veelzijdiger en is gericht op een mix van productie, kleinere batches en een verscheidenheid aan materialen.
3.
Wat betekent dit voor de gebruikers? Ze krijgen nu een breder assortiment gereedschappen die beter aan hun eisen voldoen, zodat ze hun eigen productie kunnen optimaliseren en hun productiekosten kunnen verminderen. Dit levert een verbeterd productieproces op voor grote partijen of een gereedschap dat ontworpen is om te functioneren in uiteenlopende materialen en
toepassingen, hetgeen instel- en kalibratietijd en ook inventariskosten scheelt.
4.
Welke sectoren gaan vooral profiteren? Onze kernsectoren zoals mechanische engineering en automotive, en ook energie en aerospace. Er is een groeiende vraag naar verschillende soorten gattoleranties, gatkwaliteit en afwerking. We hebben nu nieuwe oplossingen ontwikkeld, volhardmetaalboren, boren met verwisselbare tips en tappen die voldoen aan de eisen van de moderne metaalbewerkings- en composiet industrie.
5.
Waarom komt de serie nu uit? De nieuwe producten zijn ontwikkeld om tegemoet te komen aan de hedendaagse eisen van de markt, waaronder nieuwe geometrieën, kwaliteiten en know-how over toepassingen.n
Efficiënt frezen Frezen. De Russische fabrikant van mijnbouwapparatuur IZ-KARTEX, een onderdeel van de OMZ Group, heeft een grote productiviteitstoename en aanzienlijke besparingen bij het frezen van tandwielen geboekt. Tandwielfrezen is een kernactiviteit van het bedrijf, en het beperken van bewerkingstijd heeft dan ook een hoge prioriteit. Bij tests van de hoogwaardige CoroMill 170-frees begin 2011 werd de bewerkingstijd tot een derde van de eerdere tijd teruggebracht. De frees is nu volcontinu in bedrijf en IZ-KARTEX heeft twee extra frezen en zevenhonderd wisselplaten besteld. n
Wist u … dat er binnen tien jaar zo'n 24 miljoen hybride en elektrische auto's per jaar worden verkocht? Bij het ontwikkelen van accu-auto's hebben alle fabrikanten met hetzelfde probleem te maken: te veel gewicht.
QUICKTIME TEKST: johan andersson FOTO: samir soudah
maatwerk! Klas Forsström, nieuwe president Sandvik Coromant de zakelijke situatie verandert wereldwijd, en materialen en technologieën
ontwikkelen zich in een hoog tempo. Het is een realiteit waaraan fabrikanten zich moeten aanpassen. Als nieuwe president van Sandvik Coromant is het de taak van Klas Forsström om ervoor te zorgen dat klanten een mondiale partner hebben die hun uitdagingen begrijpt. Hij is dol op zijn baan. “Gedurende mijn hele carrière heb ik me altijd beziggehouden met klantenrelaties”, zegt hij. “Ik neem elke gelegenheid te baat om klanten te ontmoeten. Eén van de sterke kanten van Sandvik Coromant is dat we de wereld begrijpen waarin onze klanten werken. Als president wil ik die kennis nog intensiever gaan gebruiken.” Forsström werkt sinds zeventien jaar voor Sandvik, vooral voor Sandvik Coromant, binnen R&D, marketing en sales. Nu hij het roer overneemt als president, ziet hij een aantal trends die uitdagingen gaan vormen voor fabrikanten over de hele wereld. Om te beginnen, zegt hij, bewerken fabrikanten vandaag de dag veel meer dan alleen metaal. Sandvik Coromant begrijpt dat en concentreert zich op het leveren van de beste gereedschappen en oplossingen om succesvol te opereren. “Nieuwe materialen zoals composieten worden meer en meer gebruikt”, zegt Forsström. “Hoewel ze vandaag vooral in de aerospace-industrie gebruikt worden, zullen ze zich gaan ontwikkelen tot een standaardmateriaal in de automotiveindustrie en ook in andere sectoren. De grote motivatie is natuurlijk het terugdringen van de emissie van schadelijke stoffen en het brandstofverbruik.” Forsström zegt dat onder zijn leiderschap Sandvik Coromant nog nauwer zal gaan samenwerken met fabrikanten, ongeacht waar die zich bevinden. Eén manier is het openen van meer geboren: 1967 in Gävle, 20 kilometer Application Centers, waar fabrikanten van Sandviken, Zweden. met Sandvik Coromant samenwerken om hun werkzaamheden verder te woont: In Sandviken, verbeteren. “Sandvik Coromant is nu al de gezin: echtgenote Marie en kinderen grootste mondiale partner binnen de Matilda, Lovisa, Amanda en Erik. metaalbewerkingsindustrie”, zegt Forsström. “Onze ingenieurs kunnen carrière: Master of Science in fabrikanten begeleiden overal waar ze materiaalfysica en Master of Business hun productie willen vestigen. Maar Administration. Tijdens Forsströms fabrikanten hebben ook maatoplossin17 jaar bij de Sandvik Group heeft hij gen nodig voor hun specifieke topfuncties bekleed in onderzoek en uitdagingen. Het is onze taak om de ontwikkeling, productontwikkeling, beste te worden, overal en op alle vlakken. Tandwielfrezen is een voorbeeld marketing, bedrijfsontwikkeling en van zulk maatwerk, waarvoor we nu één sales. Hij is general manager voor meerdere merken van Sandvik geweest. van de beste oplossingen ter wereld hebben.” n metalworking world 5
Quicktime TEKST: geoff mortimore FOTO: Getty Images
uitgekookte gerechten Ferran Adrià Al is de beroemde Spaanse chefkok Ferran Adrià door Restaurant Magazine uitgeroepen tot culinaire tovenaar en “Chef of the Decade”, zoals elke individualist weet hij de meningen sterk te verdelen. Sommigen vinden hem een ongeëvenaard genie, bij anderen (zoals de overleden Spaanse chef Santi Santamaria) laat hij een nare smaak in de mond achter. Hij drijft sinds enkele jaren één van de populairste restaurants van Spanje. El Bulli in Rosas aan de Costa Brava is door een panel van vijfhonderd culinaire experts meer dan eens uitgeroepen tot ‘s werelds beste restaurant. De 49-jarige Adrià zoekt altijd naar manieren om tegen de stroom op te roeien, traditionele methodes en kookgerei uit te dagen en de grenzen van zijn beroep te verleggen. Creaties zoals zuur snoep van bevroren whisky, cacaoboter met knapperige
6
metalworking world
konijnenoren en paella met gepofte rijst en garnalenkoppen halen regelmatig de pers en laten zien waar Adrià’s voor staat: het aanpassen van klassieke schotels aan nieuwe stijlen, een soort culinair deconstructivisme. Zijn experimenten strekken zich ook uit tot de gereedschappen van zijn vak. Snijgereedschap, mengmachines en zelfs spuitflessen inspireren hem tot nieuwe creatieve processen. Gourmet magazine heeft hem ‘de Salvador Dalívan de keuken’ genoemd en Adrià is nog lang niet uitgekookt, maar wel is hij van plan om de keuken een paar jaar achter zich te laten. Afgelopen juli heeft hij El Bulli voor een periode van twee jaar gesloten om zich te bezinnen. In 2014 wil hij het restaurant helemaal vernieuwd heropenen. Waar het heen gaat, weet nog niemand. “Wat we echt niet kunnen hebben, is monotonie”, zegt hij. n
‘Salvador Dalí van de keuken’ Ferran Adrià.
China: Meer productiviteit productivity center. Kennis en opleiding staan hoog op de agenda van het Productivity Center en Application Center van het nieuwe hoofdkantoor van Sandvik Coromant in Beijing. De centra moeten eind 2011 operationeel zijn en gaan toegang bieden tot de nieuwste metaalbewerkingskennis en applicatietechnologieën. De bedoeling is fabrikanten te helpen om China’s bewerkingstechnologie te moderniseren. Technische training is een topprioriteit voor de meeste Chinese fabrikanten op het gebied van metaalbewerking. Het Productivity Center gaat veelomvattende metaalbewerkingstrainingen geven, met geavanceerde machines en live bewerkingsdemonstraties. Sandvik Coromant is ook van plan om vijftien trainingscentra in
het hele land op te zetten om te voldoen aan de groeiende vraag naar opleidingsmogelijkheden. De Sandvik Coromant Academy China Unit, een onderdeel van de mondiale SCAorganisatie, wordt in Beijing gevestigd. Het doel van het Application Center is het ontwikkelen van geavanceerde bewerkingsoplossingen op basis van wensen van de fabrikanten, met een speciale nadruk op de bewerking van nieuwe materialen en componenten. Sandvik Coromant gaat zijn wereldwijde ervaring met fabrikanten delen om hen te ondersteunen bij het verbeteren van de productiviteit en het terugdringen van de kosten. n
Het nieuwe centrum wordt het tweede in China. Het eerste staat in Sjanghai.
getty images
Quicktime
Groen licht voor windturbinepark in VS energie. De Amerikaanse overheid heeft de aanleg van het eerste offshore windturbinepark goedgekeurd. Het park, Cape Wind, komt in de Nantucket Sound, voor de kust van Cape Cod in Massachusetts. Het park omvat 130 windturbines, die tot 420 megawatt elektriciteit gaan leveren. Onder normale windomstandigheden kan het park circa 75 procent van de energiebehoefte voor de kaap en de naburige eilanden dekken. Het project is zeer omstreden geweest vanwege de kwetsbare ecologie van de Nantucket Sound. Eind 2011 wordt naar verwachting met de aanleg begonnen. De kosten zijn geraamd op 2,5 miljard dollar. n
Moderne besparing
Getty Images
zoals de CoroMill 390 en 490 het elektriciteitsverbruik met wel 20 procent terugdringen vergeleken met conventionele positieve haakse frezen. Het gebruik van hogedrukkoelmiddel kan stilstandtijd beperken, en het gebruik van wiper-wisselplaten kan de stroomconsumptie verkleinen doordat de bewerkingstijd met wel 50 procent verminderd wordt in vergelijking tot standaard ISO-wisselplaten. n
kostenbesparing. Sandvik Coromant heeft zijn Sustainable Manufacturing Program uitgebreid na het grote succes ervan na de aardbeving in Japan van afgelopen maart. Het doel was bedrijven tot 15 procent van hun energieconsumptie te laten besparen nu de stroomlevering in het gedrang was gekomen door de sluiting van de kerncentrale van Fukushima. Het initiatief van Sandvik Coromant betrof het gebruik van snijgereedschap, applicatietechnieken en productiviteitstoename. Ten eerste kan het gebruik van frezen
De CoroMill 490 helpt de Japanse energieproblemen te verlichten na de aardbeving bij Fukushima.
getty images
Quicktime
Nieuwe composiet warm ontvangen composieten. In de Verenigde Staten testen onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology een geavanceerd nieuw composietmateriaal dat een oplossing moet bieden voor één van de grote nadelen van dit soort materialen: het feit dat schade moeilijk is vast te stellen. Composieten zijn sterk en licht, en zijn dan ook geliefd in de aerospace-industrie, maar ze kunnen het begeven onder de grote belasting. Bij metaal gaat schade vaak gepaard met zichtbare tekenen, zoals scheurtjes en putjes, maar een composietcomponent kan van binnen verzwakt zijn en er aan de buitenkant nog prima uitzien. Met infrarood licht is te testen of het materiaal op de normale manier warmte geleidt, maar het vergt grote en gespecialiseerde apparatuur om het oppervlak van een vliegtuig te verwarmen. Een thermografische camera of bril kan vervolgens worden gebruikt om de warmtestroom te volgen en daardoor fouten op te sporen. n
Seinen op groen in Duitsland
MILIEU. Deutsche Bahn heeft toegezegd in 2050 koolstofvrij te zijn. De Duitse spoorwegmaatschappij gebruikt momenteel 20 procent wind-, waterkracht- en zonne-energie voor zijn treinen, en wil dat percentage in 2014 opgevoerd hebben in antwoord op de verzoeken van zijn klanten. “De consumenten in Duitsland willen dat we ons afwenden van kernenergie en dat we meer duurzame energie gaan gebruiken”, zegt Hans-Jürgen Witschke, chief executive van Deutsche Bahn Energie, dat de stroom levert voor de treinen in Duitsland. “De
vraag naar groene elektriciteit groeit elk jaar, en dat gaat nog wel even door.” Deutsche Bahn, een staatsbedrijf, was een tijdlang grootgebruiker van kern energie, maar na de aardbeving in Fukushima (Japan) vorig jaar, heeft de overheid een koerswijziging geïnitieerd. Acht kerncentrales zijn gesloten en de overige negen moeten in 2022 dicht zijn. Dat betekent dat veel grootafnemers van kernenergie moesten gaan nadenken over alternatieve energiebronnen. n
MWW gaat digitaal ipad. Je kunt nu MWW op je iPad lezen. De app is verkrijgbaar in het Engels en Duits. Bekijk de videofragmenten, volg interactieve rondleidingen en pik onderweg het allerlaatste nieuws op. In de eerste editie laten we ons rondleiden door de fabriek van Voith Turbo in Duitsland, en zien we een autotrein in beweging. Bekijk de metaalbewerkingswereld vanuit een nieuw perspectief. n
8
metalworking world
Lees M WW
op je i Pad. N u verkr ijgbaa r i n de i T un e s-win kel.
Praat mee over composiet! heb je al gekeken op het composietenblog? Daar zijn gemeenschappelijke ervaringen en oplossingen voor het fabriceren van dit complexe materiaal te vinden. Er wordt gediscussieerd over de meest efficiënte bewerkingsoplossingen, praktijkgevallen, links naar interessante beurzen enzovoort. En als je je aanmeldt, maak je kans op een iPod Nano. www.compositemachining.org n
quicktime TEKST: geoff mortimore FOTO: kjell thorsson
onderwatervliegers Het Zweedse bedrijf Minesto heeft een soort onderwatervlieger ontwikkeld die een meer milieuvriendelijke en efficiënte duurzame energiebron kan worden dan windenergie.
Minesto meldt dat de vliegers 500 kilowatt kunnen genereren, ook als de omstandigheden rustig zijn. Elke kleine vlieger kan voldoende energie voor 300 huishoudens genereren. Het systeem kan in 2013 operationeel zijn.
De vlieger kan tienmaal sneller bewegen dan het water stroomt waarin hij verankerd ligt. Dankzij de relatie tussen snelheid en energie geldt dat hoe sneller de vlieger draait, hoe meer energie hij oplevert.
Omdat zeewater 800 keer zo dicht is als lucht, kan de turbine 800 keer zoveel energie genereren als een vergelijkbare windturbine.
+
De onderwatervlieger stond op de lijst van vijftig beste uitvindingen van 2010 van het blad Time. Het was ook de enige uitvinding van een niet-Amerikaans bedrijf die in 2011 in de top 15 van nuttige oplossingen stond, samengesteld door de de Clean Technology and Sustainable Industries Organization. n
Elke vlieger is aan de zee bodem verankerd en beweegt in cirkels. Hij zet getijstromen om in elektrische energie.
metalworking world 9
10
metalworking world
TEKST:Sonya Dutta Choudhury FOTO: CHRISTINA SJÖGREN
kortere cyclus Chennai, India. Om tot hogere productiviteit te komen hebben experts een manier gevonden om 800 uur aan capaciteit aan een bestaande machine toe te voegen.
metalworking world 11
Over Bonfiglioli Het Italiaanse Bonfiglioli is een belangrijke fabrikant van aandrijfmotoren, transmissiesystemen en controllers voor industriële, mobiele en windenergietoepassingen. Het bedrijf, dat in 1956 is opgericht door Clementino Bonfiglioli, begon in de streek rond Bologna met het fabriceren van reserveonderdelen en precisiecomponenten voor landbouwapparatuur en motorfietsen. Vandaag de dag is het bedrijf gespecialiseerd in toepassingen op het gebied van duurzame energie, en heeft het kantoren en productiefaciliteiten over de hele wereld. Een dochteronderneming in India, Bonfiglioli Transmissions Private Limited, werd in 1999 opgericht om de groeiende Indische en Aziatische markten te voorzien. Het bedrijf heeft twee fabrieken in de Zuid-Indische stad Chennai. Deze bieden werk aan 600 mensen, maken 300 verschillende producten en hadden in 2010 een omzet van 4700 miljoen rupees (75 miljoen euro).
12
metalworking world
getty images
Chennai, India
Manivannan Murugan, assistent-manager productie, Bonfiglioli
Bonfiglioli India heeft een marktaandeel van bijna 95 procent op het gebied van tandwielen voor windturbines.
nnn In de fabriek van Bonfiglioli India in Chennai is de lucht warm en vochtig. Het is begin juni en de lucht is betrokken van moessonwolken. De fabriek, een wit gebouw met een hoog plafond temidden van bomen en bloeiende struiken, werkt fulltime om de explosieve Indische economische groei bij te houden. In zijn kantoor wijst de chief operations officer van Bonfiglioli, Kennady V. Kaippally, een grafiek aan met de nieuwe producten die voor het jaar gepland staan. Vele daarvan vallen in het segment windenergie, en ook een aantal in de sector mobiele applicaties. Bonfiglioli India is van oudsher een marktleider op het gebied van windenergie, met een marktaandeel van bijna 95 procent voor tandwielkasten voor windturbines. Het bedrijf levert aan alle grote windturbinebouwers. Sinds 2010 is echter ook de portfolio voor mobiele applicatieproducten uitgebreid om de explosief groeiende bouwsector in India te kunnen bijhouden. Daarbij komen de grote vraag naar producten voor windturbines van de assemblagefabriek van Bonfiglioli in China en een snel groeiende binnenlandse markt voor windturbines. Daarom is Bonfiglioli India constant op zoek naar manieren om zijn productie te verbeteren. “We hebben de afgelopen twee jaar machines toegevoegd en investeringen Kennady V. Kaippally, gedaan, maar krijgen nu chief operations officer, ruimtegebrek”, zegt Kaippally. Bonfiglioli
“Het is dus zeer belangrijk om onze bestaande machines productiever te maken." Daarvoor is Sandvik Coromant India en het team ingenieurs van het Productivity Improvement Program (PIP) ingeschakeld. “We werken sinds tien jaar samen”, zegt de CEO van Bonfiglioli, Muthuswamy Ganesh, Muthuswamy Ganesh. CEO, Bonfiglioli “Zodra we een probleem hebben of voelen dat er op bepaalde punten een knelpunt zit of productiviteitswinst valt te behalen, halen we Sandvik Coromant erbij”, voegt Mrinal Kanti Haldar, hoofd manufacturing van Bonfiglioli, eraan toe. Zodoende schakelde het team van Bonfiglioli in 2009 Sandvik Coromant in toen er knelpunten in de productie begonnen op te treden. Een nogal kritieke kwestie had te maken met één van
de nieuwere machines van de fabriek, een Mazak Integrex i-300. De vraag naar planeetwielen vanuit de binnenlandse markt en China nam toe, en de bedrijven beseften allebei dat het mogelijk was om de doorlooptijd van deze machine te verminderen, en dus tot een grotere productiviteit te komen. Het team bracht twee dagen in de fabriek door en bestudeerde de processen alvorens met aanbevelingen te komen. Deze luidden: de bestaande frezen vervangen metalworking world 13
technisch inzicht
Frees sleutel tot productiviteit Arun Raja, senior productivity improvement engineer bij Sandvik Coromant India, werkt nauw samen met Bonfiglioli en komt ten minste tweemaal per week bij de klant over de vloer. Raja zegt over het probleem met de Mazak Integrex i-300: “Het knelpunt was dat de vraag naar planeetwielen toenam, maar dat Bonfiglioli de capaciteit op deze machine niet kon vergroten. Ons team, inclusief Hrishikesh Kale, de toenmalige productiviteitsteamleider van ons hoofdkantoor in Pune, kwam langs en deed een werkanalyse op verzoek van Bonfiglioli. “We ontdekten dat de bestaande frees tot excessieve machinetrillingen leidde. Toen we die door onze R390-frees hadden vervangen, bleken de trillingen te verminderen. Bovendien konden we de snijgegevens zoals voeding en snijsnelheid verhogen. Dat leverde bijna een verdrievoudiging op van de voedingssnelheid.” Ingenieurs van Sandvik Coromant hebben aanbevelingen gedaan over de bewerkingsvolgorde met de bovenste en onderste turret van de machine. Dat leverde 800 uur bewerkingstijd extra per jaar op, wat neerkwam op een productiviteitswinst van 40 procent. n
Senthil Kumar Subramniam, waarnemend productiemanager, Bonfiglioli
“Bij Sandvik Coromant zetten ze door en zijn ze geïnteresseerd, en ze zijn bereid om nieuwe producten te ontwikkelen”, voegt Haldar eraan toe. De partners hebben een ander succes op het gebied van productontwikkeling geboekt. “We hadden een knelpunt met het maken van tandwielen, van oudsher een specialiteit van ons”, herinnert Kaippally zich. “We hebben de nieuwste machines en de nieuwste technologie, dus we hadden niet verwacht dat er veel ruimte voor verbetering was. Maar Sandvik Coromant verraste ons.” Assistent-manager productie Manivannan Murugan: “Het probleem was dat de wisselplaten van de planeetwielfreesmachine maar heel kort meegingen. Soms moesten we wisselplaten wel tweemaal per dienst vervangen, zesmaal per dag. Dat leidde tot stilstandtijd en verlies van productiviteit. We wilden toe naar één wisseling per dag.” De ingenieurs van Sandvik Coromant ontwikkelden een speciale wisselplaat. Die bleek veel effectiever en maakte veel wisselingen overbodig. Dat leidde tot een toename van de productiviteit en van de standtijd van het gereedschap. Een laatste voordeel volgens Kaippally: “We hoeven deze wisselplaten niet meer te Mrinal Kanti Haldar, importeren, want ze hebben het product op hoofd manufacturing, Bonfiglioli de plank liggen.” n
door de Sandvik Coromant frees R390 en een verandering in de volgorde van de bewerkingen om de doorlooptijd nog verder terug te brengen. “De ingrepen brachten de doorlooptijd terug van 14 tot 10 minuten, en zo realiseerden we 800 uur extra capaciteit”, zegt Senthil Kumar Subramaniam, waarnemend manager productie. “We konden met de machine 4800 extra werkstukken per jaar afleveren zonder extra voorzieningen te treffen."
subramaniam noemt ook een andere
toename van de productiviteit, namelijk de Mazak Integrex e-800V waarmee tandwielkastbehuizingen worden gemaakt. “Deze machine, waarmee we de behuizingen nabewerken, begon een knelpunt te worden”, zegt hij. “Ze adviseerden om de afmetingen van de wisselplaten op het gereedschap te veranderen. Daardoor steeg onze productiviteit. Grotere wisselplaten vergroten de diepte van de sneden en minimaliseren daarmee het aantal bewegingen. Dat beperkt uiteraard de doorlooptijd.” 14
metalworking world
India heeft de op vier na grootste windturbine capaciteit ter wereld.
metalworking world 15
technologie TEKST: christer richt
UITDAGING: De prestaties opvoeren voor de belangrijke tussenbewerking van het gaten maken.
OPLOSSING: Creëer een nieuwe generatie boren met verwisselbare punten.
Punten voor beter gaten maken moderne boren hebben verschillende
mogelijkheden, afhankelijk van het type. Ze hebben vaste toepassingsgebieden afhankelijk van de vereiste gaten, de praktische grenzen van de bewerking en de ontwikkeling van gereedschappen. Het boren besaat vandaag de dag uit subgebieden die zich ontwikkelen tezamen met de mogelijkheden van het wisselen van boren. Boren met wisselplaten zijn uitermate efficiënt en hebben een hoge productiviteit voor boutgaten en voor sommige draadtapgaten. De boordiepte is vijfmaal de diameter. Volhardmetalen draaiboren zijn geslepen en kunnen zeer nauwkeurige gaten met een goede oppervlakteafwerking maken. Het zijn echter dure gereedschappen, die regelmatig gereconditioneerd moeten worden. Boren met gesoldeerde hardmetalen punten zijn geslepen en zitten qua diameter en toleranties op het middenveld. De dia meter varieert gewoonlijk tussen 10 en 30 millimeter, met een diepte van vijfmaal de diameter. Dit type boor vereist ook reconditionering, met een complexe geometrie die slijpen over vijf assen vergt.
16
metalworking world
De CoroDrill 870 verhoogt de betrouwbaarheid door een vereenvoudigde verspaning via geoptimaliseerde spaangroeven. Dit beperkt de neiging tot verstopping.
Boren met verwisselbare punten bieden diverse voordelen. Dat heeft ze een geheel aparte positie opgeleverd. In het algemeen vallen ze in een gebied van boordiameters en toleranties dat tussen de gebieden van volhardmetalen boren en wisselplaatboren valt en die deels overlapt, met duidelijke voordelen boven gesoldeerde boren. Deze boren zijn momenteel aan een nieuwe generatie toe. in het middenbereik van de gaten valt veel
te verbeteren. Dit zijn gaten in een aantal
verschillende componenten en materialen. Ze worden gemaakt met volhardmetalen en wisselplaatboren, en het betreft gewoonlijk tapgaten, met name die met nauwe toleranties, fijne gaten om te ruimen, buisgaten in warmtewisselaars, nauwkeurige fabricagegaten en in het algemeen diepe gaten. De technologie van de boren met verwisselbare punten stelt grenzen aan de minimale en maximale afmetingen voor aanvaardbare boorontwerpen, maar voor de juiste toepassingen kan het een uitstekende oplossing zijn. Om dit te bereiken moet de boor met verwisselbare punt een tolerantie van IT9 tot IT11 en een Ra van meer dan 2,5 hebben, afhankelijk van de toepassing. De gatdiepte moet twaalf keer de diameter kunnen zijn, met semi-standaardopties voor kortere en middellange lengtes, meer stabiliteits- en diepteopties, en trapsgewijze en aanschuinfaciliteiten. Nodig is een relatief grote penetratie en een lange standtijd van de punten. Bovendien moeten de punten gemakkelijk, snel en foutloos te verwisselen zijn in de machine.
het concept met de verwisselbare punt is nu enkele jaren in gebruik. Enkele zwakheden moeten nog worden overwonnen bij de ontwikkeling van een nieuwe generatie boren, zoals de sterkte en stabiliteit van de interface, de standtijd, de snijgegevenscapaciteit, de gebruikersvriendelijkheid, de efficiëntie van de verspaning, de consistentie van de afwerking en de betrouwbaarheid van de bewerking. De nieuwe CoroDrill 870 is een boor met
verwisselbare punt van de nieuwe generatie, die een verbetering betekent voor de belangrijke tussenbewerking van het gaten maken –een terrein dat doorgaans wordt bepaald door een specifieke combinatie van gatdiameter, diepte en kwaliteitseisen. De
boor vormt een integraal onderdeel van het CoroDrill-programma en wordt aangeboden met de volhardmetalen CoroDrill 860 en de wisselplaat CoroDrill 880. Het nieuwe boorconcept is ontwikkeld om een gunstiger combinatie te bieden van penetratie, standtijd, afwerkingscapaciteit, betrouwbaarheid en gebruiksvriendelijkheid. Een voordeel van de CoroDrill 870 is dat het gereedschap niet alleen kan worden afgestemd op een bepaalde toepassing, maar ook te optimaliseren is via diameterbereik en stappen, lengtemogelijkheden en schachten. Gaten zijn efficiënter te maken en de gewenste specificaties zijn nauwkeuriger te volgen, waardoor gaten beter geschikt zijn voor latere operaties. n
De CoroDrill 870 met verwisselbare punt is een hightechontwikkeling waarbij de puntinterface en de boor afzonderlijk zijn geoptimaliseerd en daarna gecombineerd.
Heeft standaard lengte-opties van driemaal de diameter tot circa twaalfmaal de diameter en een groot aantal maatoplossingen.
Punten kunnen gemakkelijk verwisseld worden in de machine.
Heeft een groot venster voor de toepassing van snijgegevens.
Boor met wisselpunt Een goede boor met verwisselbare punt biedt een aantal voordelen: lagere kosten per component, af te meten aan verbeterde productiviteit, langere standtijd, minder bewerkingstijd, een snellere doorvoer, een beter machine gebruik en lagere kosten per gat. een betere bewerking door minder puntwisseltijd. De operationele veiligheid wordt ook beïnvloed door de manier waarop boorpunten worden verwisseld. De betrouwbaarheid van de boor bij het bewerken wordt verbeterd, wat de prestaties ten goede komt. De betrouwbaarheid wordt primair bepaald door het gereedschapsontwerp, want dat beperkt het aantal afgekeurde onderdelen, onnodige stilstandtijd en kapotte gereedschappen. de Toepassingseisen kunnen nauwkeuriger worden beantwoord door het juiste boorconcept en -assortiment, hetgeen de toepassing optimaliseert. reconditionering is overbodig, dus ook slijpen, coaten, verwerken, en de bijbehorende administratie en opslag. Hierdoor zijn de gereedschapskosten lager, ondanks het eenmalige gebruik van boorpunten. n
samenvatting De CoroDrill 870 is ontwikkeld voor een breed scala aan toepassingen, machines, gattypes, spindelsnelheden en opspanningen. Het ontwerp van de punt, de boor en de interface tussen punt en boor maakt een veilig boorproces met een hoge productiviteit en een lange standtijd mogelijk, wat de kosten per component drukt. n
metalworking world 17
inspiratie buiten de metaalbewerkingswereld
TEKST: Susanna lindgren FOTO: getty images
Het mooie van manipulatie
Nanotechnologie gaat ongetwijfeld onze levens veranderen. De transformatie is al begonnen. Alledaagse consumentenproducten worden sterker en duurzamer dankzij materiaal dat op atomaire en moleculaire schaal is gemanipuleerd. En nog spectaculairdere mogelijkheden beginnen realiteit te worden. Consumentenproducten maken het extra nnn In 2002 beleefde de nanotechnologie makkelijk om de voordelen te begrijpen van zijn debuut bij de internationale Davis Cup in het bewerken van elementen op nanoschaal de vorm van een tennisbal die langer stuiterde. om de sterkte, duurzaamheid of bruikbaarheid De binnenkant van de bal had een coating van te vergroten. Toiletten met een coating van één nanometer dik van kleiplaatjes vermengd nanodeeltjes van siliciumdioxide zijn met rubber. Die remden de luchtstroom door gemakkelijker te reinigen en houden de de bal af, zodat die minder snel vervormde. omgeving geurvrij. Zelfreinigende ramen met Nu barst de sportwereld van de producten titaniumoxide-nanodeeltjes zijn beter voor de met nanotechnologie. Tennisrackets zijn glazenwasser én voor het milieu, omdat er sterker dankzij koolstof-nanobuisjes, minder ruitenreiniger nodig is. Maar ook al waarmee delen van de kop en de schacht lijken dit soort voorbeelden revolutionair, ze stijver worden gemaakt. Siliciumdioxidekrisspelen maar een kleine rol in de echte nano tallen van nano-afmetingen versterken de revolutie, zegt Lars Samuelson, professor in stabiliteit van de matrix. Naar verluidt heeft de nanowetenschappen en directeur van het Roger Federer mede daaraan enkele van zijn Nanometer Structure zestien Grand-Slamtitels te Consortium van de universidanken. teit van Lund in Zweden. Nanotechnologie heeft ook “Je moet voorbij die dingen geholpen bij de ontwikkeling kijken, anders mis je de van nieuwe 'slimme' weefsels essentie”, zegt hij. “De echte voor zaken zoals vlekbestendige revolutie moet nog uitbreken. kleding en geurwerende sokken. We staan op de grens van een Door nanodeeltjes zo te doorbraak.” herschikken dat ze nuttige Samuelsons unieke eigenschappen krijgen, hebben onderzoek naar halfgeleideronderzoekers duurzame nanodraadjes is een goed antiaanbakpannen gecreëerd, en voorbeeld. Hij heeft een ook een soort plakband dat net Lars Samuelson, directeur van techniek ontwikkeld om zo werkt als de unieke zelfklehet Nanometer Structure dunne, stabiele draden met vende poten van de gekko. Consortium, Lund University 18
metalworking world
de dikte van éénduizendste mensenhaar te maken uit kristallijne voorwerpen met een diameter van 20 tot 100 nm. De verwachte resultaten zijn onder andere het fabriceren van nanodraadjes uit complexe halfgeleiMet nieuwe, 'slimme' dermaterialen, die op weefsels zijn geurwerende grote siliciumwafels sokken te maken. worden gekweekt tot LED's, die te gebruiken zijn in straatverlichting, zonnepanelen, snelle elektronische schakelingen en opto-elektronica. Juist in de kleine en bijna onzichtbare componenten vindt de ware nanorevolutie plaats. Duurzame bakpannen en zweet absorberende kleding zijn goede voorbeelden, maar in de energiesector (energiearme verlichting en efficiënte zonnepanelen) of de informatietechnologie toont nanotechno logie pas echt wat het waard is. “Alle glasvezelcommunicatie is gebaseerd op nanotechnologie, op heterostructuren, op het zenden en ontvangen van optische pulsen in glasvezelsystemen”, zegt hij.
Nanotechnologie is de kunst en wetenschap van het manipuleren van materie op atomaire en moleculaire schaal; structuren ter grootte van 1 à 100 nanometer. Een nanometer is een miljardste meter (10−9). Dat is ongeveer de grootte van vijf atomen op een rij. De verhouding is voor te stellen als een knikker ten opzichte van de aarde. Nanotechnologie ontwikkelt manieren om nanodeeltjes tot coatings, draden, buisjes en zelfs kleine machientjes te verwerken. Dat soort ontwikkelingen wordt steeds geavanceerder, met eigenschappen die volledig afwijken van die van bestaande materialen. Het woord nano komt van nanos, het Griekse woord voor dwerg. n metalworking world 19
inspiratie buiten de metaalbewerkingswereld
In 1988, toen Samuelson het eerste Centre for Nanotechnology in Lund, Zweden oprichtte, was daar maar een handjevol wetenschappers bij betrokken, maar die waren speciaal geselecteerd om de link te leggen tussen fysica, elektronica, scheikunde en biologie. Hij zegt dat dit een slimme zet was, omdat de grootste doorbraken op dit terrein afkomstig zijn van de interactie tussen de verschillende wetenschappen. Nu werkt Samuelson met een interdisciplinair team van meer dan 150 wetenschappers. Het wetenschappelijke magazine Nanoletters noemde zijn onderzoek van nanodraadjes 'van wereldklasse'. “Nanotechnologie beïnvloedt onze hele wereld, onze privésfeer en onze werkkring en de producten die we gebruiken”, zegt Samuelson. “Sandvik is één van de vele bedrijven die met geavanceerde nanotechnologie werkt. Door het materiaal te begrijpen kan de functionaliteit op atomair niveau worden ontwikkeld om tot hoogwaardige producten te komen. Aangezien Sandvik Coromant extra duurzame snijmaterialen wil ontwikkelen, is het logisch dat ze geavanceerde nanotechnologie gebruiken om hun snijgereedschappen verder te verbeteren.” Sandvik heeft onder meer een supersterke staalsoort ontwikkeld met behulp van
nanokristallen. Die werken ongeveer zoals wapening in beton: ze voorkomen dat scheuren groter worden en maken het staal sterker. Dit staal wordt gebruikt voor kogelvrije vesten, scheermesjes en voor naalden die gebruikt worden bij oogchirurgie. Ook de gezondheidszorg gaat profiteren van nanotechnologie. Het idee is dat er sensors worden ontwikkeld die niet alleen ziekten vaststellen, maar ook minuscule capsules met medicijn precies op de juiste plaats in het lichaam deponeren. “In de geneeskunde staan we op de drempel van een nieuw tijdperk van precisiemedicatie”, zegt Samuelson. “Met sommige dingen worden al klinische trials gedaan.” Een voorbeeld is een nieuw soort kankerbehandeling waarbij nanocapsules de tumor vinden en
de chemotherapie daar rechtstreeks afleveren. Zo wordt de rest van het lichaam gespaard. De meeste producten die met nanotechnologie zijn ontwikkeld, zijn in de afgelopen tien jaar ontstaan, zegt Samuelson, maar de eerste ontwikkelingen vonden plaats in de jaren tachtig. Dat begon met de bouw van de scanning tunnelling microscope (STM) in 1981, die oppervlakken op atoomniveau zichtbaar maakte. De informatie wordt verkregen via een extreem dunne metalen punt die het materiaal aftast, atoom voor atoom. De STM leverde IBM-onderzoekers Gerd Binnig en Heinrich Rohrer in 1986 de Nobelprijs voor natuurkunde op. Een paar jaar later gebruikte Don Eigler deze spectaculaire microscoop om 35 xenonatomen zo te verplaatsen dat ze de letters IBM vormden. Dat haalde zelfs Alledaagse de voorpagina van de New York producten zoals Times. De STM is sindsdien keukengerei worden sterker één van de belangrijkste geen slijtvaster. reedschappen in de nanotechnologie gebleven. n
technisch inzicht
De scherpe kant Sandvik gebruikt al jaren nanotechnologie om zijn producten te verbeteren. Nanoflex, een uniek neerslaggehard roestvast staal, wordt gebruikt voor superdunne chirurgische naalden. fysieke opdamping (physical
vapour deposition, PVD) wordt gebruikt om dunne, slijtvaste coatings op gesinterd gecementeerd hardmetaal aan te brengen. Daarmee zijn scherpe snijkanten te maken, die vooral geschikt zijn voor lastig te bewerken materialen. De unieke coating die de snijgereedschappen van Coromant die duurzame scherpte geven, werd ontwikkeld in het Sandvik Tooling materiaalen proceslaboratorium in
20
metalworking world
Västberga, ten zuiden van Stockholm. Mats Ahlgren is manager van de coatingafdeling van het lab. Om voortgang in de coatingtechnologie te boeken, moet je volgens hem eerst de schaal begrijpen. “Om de materialen te kunnen verbeteren moet je eerst het volledige proces PVD coating overzien”, zegt Ahlgren. “Om tot echte
verbeteringen te komen, moet je de materialen op nanoschaal doorgronden.” Wolfraam hardmetaal (WC) en kobalt (Co) worden al langer gebruikt voor duurzame snijmaterialen, zegt hij. De uitdaging voor zijn lab was een manier te vinden om de verbinding tussen de beide materialen sterker te maken. “De oplossing was chroom toe te voegen,
maar de eenheden zijn erg klein”, zegt Ahlgren. “Je moet werken op een niveau van 5 nm, dat komt ongeveer overeen met tien lagen atomen. Met de juiste verhoudingen hebben we toch scherpere en duurzamere snijgereedschappen kunnen maken.” Sandvik gebruikt al enige jaren de metaallegering Nanoflex, een neerslaggehard roestvast staal met uitzonderlijke mechanische eigenschappen. n
TEKST: Jill Zhang FOTO: Wang Jing
duurzame samenwerking Beijing, China. In Beijing staat het Joint Laboratory of Advanced Machining Technology in Aerospace Industry, opgericht door de Beihang University en Sandvik Coromant GCR. Het doel is goed opgeleide en gekwalificeerde ingenieurs af te leveren en totaaloplossingen voor klanten te bieden.
metalworking world 21
Beihang University Beihang University (Beijing University of Aeronautics and Astronautics, BUAA), was in 1952 het resultaat van een fusie van de aeronautische faculteiten van enkele gerenommeerde universiteiten. Het is China's eerste universiteit voor aerospace-engineering en is gevestigd op een terrein van meer dan 100 hectare vlak naast China's Nationaal Olympisch Centrum. BUAA heeft zich ontwikkeld tot een veelzijdige universiteit die gericht is op wetenschap en technologie, en die een groot aantal disciplines omvat, waaronder exacte wetenschap, engineering, humaniora, rechten, economie, management, filosofie, vreemde talen en educatie. Het totale aantal medewerkers en studenten bedraagt meer dan 3600, inclusief zestien leden van de Chinese Academy of Sciences en de Chinese Academy of Engineering. n
nnn Met zijn moderne gebouwen, weelderige bomen en vijvers vol lotussen is de campus van Beihang University (Beijing University of Aeronautics and Astronautics, BUAA) in de Chinese hoofdstad Beijing de ideale locatie voor onderzoek en studie, maar ook voor de meer ontspannen kanten van het academische leven. De BUAA stamt uit 1952 en is China’s eerste universiteit die zich gespecialiseerd heeft in engineering en academisch onderzoek op aerospacegebied. Kort na de oprichting werd de BUAA al aangemerkt als één van de zestien belangrijkste universiteiten van China. Sindsdien geeft de Chinese overheid steun aan de BUAA. Tegenwoordig biedt de BUAA studieprogramma's in een groot aantal technische wetenschappen en technologie. In zijn 59-jarige bestaan heeft de universiteit meer dan 110.000 afgestudeerden en talrijke professionals voor diverse disciplines afgeleverd. De afgelopen jaren was de BUAA één van de zwaarst gesubsidieerde instituten voor wetenschappelijk onderzoek in China. De universiteit is een belangrijk bolwerk van technologische innovatie en wetenschappelijke prestaties. Liu Qiang, professor aan de BUAA, kwam in
1986 naar de universiteit voor een master’s degree in mechanische engineering. Sindsdien vinden zijn onderzoek en dagelijks werk plaats aan de BUAA, afgezien van de twee jaar die hij in Canada doorbracht. Momenteel
De universiteit telt meer dan 3600 studenten en medewerkers.
22
metalworking world
begeleidt hij doctoraalstudenten aan de School of Mechanical Engineering and Automation (SMEA), en leidt hij het Research and Application Centre of Advanced CNC Machining Technology (BHCNC). De belangrijkste onderzoeksonderwerpen van het centrum, dat in augustus 2007 werd opgericht, zijn optimalisatie van bewerkingsprocessen, optimalisatie van programmering en zeer snelle en zeer efficiënte NC-bewerkingsprocessen. Het Joint Laboratory of Advanced Machining Technology in Aerospace Industry, dat door de BUAA en Sandvik Coromant is opgezet, is ook verbonden met het centrum. Het strategisch partnerschap tussen BUAA en Sandvik Coromant kwam in oktober 2009 tot stand. Het gezamenlijke laboratorium is ingericht voor communicatie en samenwerking in opleiding, training en de ontwikkeling van industriële applicaties. “De BUAA heeft een lange geschiedenis van samenwerking met bedrijfstakken”, zegt Liu. “Er zijn sterke links ontwikkeld op diverse terreinen, inclusief samenwerking in bewerking, snijgereedschappen en de fabricage van aerospacecomponenten. Een aantal van onze researchprogramma's is tot stand gekomen met steun van grote ondernemingen. “Sandvik Coromant is een wereldleider in metaalsnijgereedschappen. Elk jaar investeert het bedrijf ten minste tweemaal zoveel in research en ontwikkeling als het gemiddelde in de sector. De samenwerking is gericht op
Over Liu Qiang Liu Qiang, professor aan de Beihang University en begeleider van doctoraalstudenten aan de School of Mechanical Engineering and Automation (SMEA), is hoofd van het Research and Applications Centre of Advanced CNC Machining Technology (BHCNC). Hij heeft in 1983 een graad in mechanische engineering behaald aan Central South University, en is naar Beijing verhuisd om verder te studeren in fabricage-engineering aan de Beihang University. Hij heeft zijn doctoraal in mechanische manufacturing en automatisering behaald in een gezamenlijk programma van de Beihang University en de University of British Columbia in Canada.
metalworking world 23
Hypermoderne faciliteiten staan de studenten ter beschikking.
Eén van de moderne universiteitsgebouwen.
Sandvik Coromant en BHCNC organiseren samen seminars over metaalbewerking.
het afleveren van goed opgeleide en gekwalificeerde ingenieurs, en het bieden van totaaloplossingen voor klanten.” De studenten die praktisch onderzoek doen profiteren het meest van de samenwerking. Het gezamenlijke lab en de snijgereedschappen van Sandvik Coromant geven de studenten de gelegenheid om met echte apparatuur te werken en zo meer inzicht te krijgen in de uitdagingen waarmee fabrikanten te maken hebben. De training door specialisten van Sandvik Coromant geeft toegang tot de nieuwste bewerkingstechnologie en bereidt de studenten voor op hun toekomstige werkomgeving. Liu merkt op dat BHCNC
en Sandvik Coromant
24
metalworking world
gemeenschappelijke belangen en eisen delen. “We leiden gekwalificeerde ingenieurs op, waarnaar grote vraag is onder fabrikanten", zegt hij. “Door de uitwisseling van ideeën en het verschaffen van informatie over trends helpt Sandvik Coromant ons het onderzoeksprogramma aan te passen en te concentreren op de meest urgente behoeften van de industrie. Hierdoor doen studenten zowel theoretische als praktische ervaring op.” Als directeur van BHCNC concentreert Liu zich nu op een project dat gericht is op het verbeteren van de efficiency voor CNC-bewerkingen en het leveren van technische ondersteuning voor honderden fabrikanten. Het centrum heeft een groot intern netwerk opgezet en onderhoudt goede relaties met de aerospaceJohan Mildner, vicepresident industrie. Het voert vergelijkende human resources, Sandvik Coromant tests met snijgereedschappen uit
en doet aanbevelingen over gereedschappen. Klanten benaderen het centrum ook als ze oplossingen zoeken voor knelpunten in de productie of op zoek zijn naar bewerkingsoplossingen voor nieuwe materialen en nieuwe componenten. Al voor de formele ondertekening van het strategisch partnerschap waren de beide partijen al begonnen aan een constructieve samenwerking. In augustus 2009 organiseerden BHCNC en Sandvik Coromant een seminar over productieve bewerkingstechnologie voor moeilijke materialen in de aerospace-industrie. Het seminar werd gehouden in het Sandvik Coromant Application Center in Shanghai en trok meer dan veertig ingenieurs van belangrijke toeleveringsbedrijven voor de aerospace uit heel China. In het eendaagse programma werden de deelnemers totale gereedschapsoplossingen getoond voor het maken van motoren en casco's, en kregen ze bewerkingsdemonstraties van geoptimaliseerde bewerkingsmethodes voor
Strategisch partnerschap: Beihang University en Sandvik Coromant
De samenwerking tussen Beihang University en Sandvik Coromant begon met een seminar tijdens de viering van de 56e verjaardag van de BUAA in oktober 2008. Ee Sian Lee, general manager van Sandvik Coromant GCR, gaf voor de aerospace-specialisten en de docenten en studenten van de BUAA een lezing over de geschiedenis en kernwaarden van Sandvik Coromant. Hij nam toen ook het initiatief voor een partnerschap met de universiteit. De intentieverklaring voor het partnerschap werd in 2009 ondertekend door vicepresident Tang Xiaoqing van de BUAA en Lennart Lindgren, executive vice president marketing and business van AB Sandvik Coromant. De overeenkomst betreft technologie-uitwisseling en sponsorschap voor snijgereedschap, de inrichting van een gezamenlijk laboratorium, het samen organiseren van seminars voor aerospaceklanten en de Sandvik Coromant Beurs voor de School of Mechanical Engineering and Automation. n
titanium- en Inconellegeringen. Liu besprak er hoe CNC-bewerkingsprocessen worden geoptimaliseerd met behulp van bewerkingsdynamicasimulaties, één van zijn onderzoeksgebieden. “Ik zie ernaar uit dat de beide partijen [BHCNC en Sandvik Coromant] plannen voor de lange termijn maken en hun samenwerking intensiveren”, zegt hij. In 2011 zijn er meer gezamenlijke seminars
geweest over multitask-bewerkingen en het bewerken van composieten, om aerospace fabrikanten te leren met nieuwe technologieën te werken en hun productiviteit te verbeteren. In maart 2011 werd de eerste Sandvik Coromant-beurs in het kader van het strategisch partnerschap aangeboden aan vijf studenten van de Beihang University. “De beurzen zijn er niet alleen voor excellente studenten”, vertelde Liu de deelnemers tijdens de uitreikingsceremonie. “Ik denk dat ze ook steeds meer getalenteerde studenten naar de bewerkingsindustrie trekken. In China is er
Coromant getalenteerde veel vraag naar gekwalificeerde studenten dat de ingenieurs op alle gebieden van bewerkingsindustrie de bewerkingsindustrie.” een traditionele maar Johan Mildner, vicepresident energieke industrie is. human resources van AB Vooral in China wordt Sandvik Coromant, voegde bewerking steeds eraan toe: “Dit zal uiteindelijk belangrijker binnen de de concurrentiekracht van de Studenten krijgen zich snel ontwikkelende Chinese fabricage-industrie ten praktijkonderricht economie. Sandvik goede komen.” Coromant, als leider in deze Shirley Peng, senior manager branche en ook als alom geprezen marketing en business van Sandvik werkgever in deze markt, laat studenten zien Coromant: “Bewerken is één van de oudste dat de bewerkingsindustrie een gunstige bedrijfstakken in de geschiedenis en bewertoekomst heeft en dat zij een grote rol gaan kingstechnologieën evolueren al sinds spelen in de ontwikkeling ervan.” duizenden jaren. Vandaag de dag heeft deze In twee jaar hebben de twee partijen hun bedrijfstak een nieuwe, moderne look. Het is samenwerking versterkt en een voordelig wel niet zo flitsend als de modebranche, maar partnerschap gecreëerd. In de toekomst zullen het ontbreekt nooit aan creativiteit en ze een langetermijnplan presenteren en een opwinding. Denk maar aan de nieuwste platform vormen voor intensieve samenwermeerassige machines, de simulatiesoftware en king op het gebied van wetenschappelijke natuurlijk de innovatieve snijgereedschappen. research, training en industriële applicaties. n Door beurzen uit te reiken vertelt Sandvik metalworking world 25
technologie TEKST: christer richt
UITDAGING: Machines in draaicentra efficiënter benutten.
OPLOSSING: Aangepaste klemunits op de machine gebruiken.
Meteen goed verouderd. Wat het wisselen van gereed-
schappen betreft, zijn draaicentra een beetje blijven stilstaan, met hun lange stilstandtijden. In bewerkingscentra werd het tijdrovende handmatige wisselen van gereedschap in de jaren zestig afgeschaft, en tegenwoordig wordt de gereedschapswisseltijd in dit soort machines in secondes uitgedrukt. De wisseltijd heeft rechtstreeks invloed op de prestatie. Het wisselen van gereedschap betekent stilstandtijd, en dus geen productie. Het terugdringen van de wisseltijd is vaak een onaangeboord potentieel om concurrerender te kunnen zijn en een beter rendement op machine-investeringen te halen. De meeste draaicentra hebben tegenwoordig een turret voor roterende gereedschappen, en de wisseltijd van gereedschappen is een hedendaags productiviteitsvraagstuk. Het snel wisselen van snijgereedschappen heeft altijd een gunstige invloed, maar nog meer wanneer de uurkosten hoog zijn. De stilstandtijd verkorten of helemaal uitsparen, betekent uren en dagen extra productiviteit. Draaicentrumbewerkingen (hightech en in kleine series) kosten het meeste per uur omdat de machines vaak zeer duur zijn. Het frequent wisselen van verschillende gereedschapstypes is noodzakelijk om een groot aantal variabele bewerkingen uit te
26
metalworking world
stilstandtijd van veel draaicentra aan te pakken, is het gebruik van klemhouders die aan de machine zijn aangepast. Deze zijn ontwikkeld voor de verschillende machinetypes die vandaag de dag in omloop zijn en zijn gemakkelijk aan te passen voor turrets voor stationaire en roterende gereedschappen met diverse adaptorconfiguraties. Turrets op draaicentra kunnen gemakkelijk worden geoptimaliseerd voor betere prestaties, een hogere stabiliteit en vooral het faciliteren van meer bewerkingstijd. Aangepaste klemhouders zijn gebaseerd op het Coromant Capto-concept. Deze koppeling wordt veel toegepast als optie of standaard op de meeste bewerkingsgereedschappen.
voeren op de complexere werkstukken. Hightech-productie in grote series is zeer gevoelig voor stilligtijd omdat elke storing leidt tot vertraging in de doorvoer (denk aan het maken van bepaalde onderdelen voor de auto- en de hydraulische industrie). Turrets op draaicentra hebben gereedschapsklemhouders die geschikt zijn voor de aanwezige interfaceoptie. Dit zijn doorgaans VDI- of shank-klemposities, die geen van beide meer voldoen aan de huidige efficiëntie-eisen voor gereedschapswisseling. Een nieuwe oplossing om de lange
aangepaste klemhouders voor snelle gereedschapswisseling hebben een aantal voordelige kenmerken. Die betreffen vooral veiligheid en efficiency, zoals rand-positiebesturing, het overbodig maken van meetsneden, kortere kaliberlengtes om botsingsrisico's uit te sluiten en gereedschapsmanagement. De koppeling tussen gereedschap en turret biedt op zichzelf al extra bewerkingsvoordelen, zoals een grotere stabiliteit, sterkte en nauwkeurigheid. Een goede stabiliteit is te realiseren met klemmen met vier bouten, maar gereedschapswisselingen duren iets langer dan met VDI. De combinatie met Coromant Capto is daarom de perfecte match: de beste stabiliteit en de snelste gereedschapswisseling.
Pluspunten Hogere snijgegevens, een langere standtijd en verbeterde spaanbeheersing – veiliger bewerken zonder toezicht, stilleggen om spanen te verwijderen en geen bedreiging van de kwaliteit door lange spanen. Aangepaste klemhouders bieden ook voordelen dankzij verbeterde turretposities. Turrets kunnen worden aangepast voor het verbeteren van specifieke highvolumebewerkingen of een grote veelzijdigheid bieden voor gemengde bewerkingen. Dubbele gereedschapsklemhouders vergroten de turretcapaciteit, wat ruimte schept voor een zustergereedschap of een ander soort gereedschap, en elimineren zo de stilstandtijd voor gereedschapswisseling.
De Coromant Capto-Disc Interface (CDI)
kan bestaande VDI-posities in de meeste (Europese) draaicentra vervangen. Grote gaten in de turret bieden ruimte voor gereedschaphouders voor draaiende gereedschappen, en wanneer lagers en klemmechanismes in de turret zijn geïnstalleerd, steekt het gereedschap minimaal uit buiten de turret. Dezelfde klemhouders kunnen in het hele bewerkingscentrum worden toegepast, ongeacht merken en modellen van de machines. De CDI-turret is te bestellen als optie bij de standaard-VDI-turret van de meeste Europese gereedschapsfabrikanten. Daarbij
hangt de plaatsing van gereedschapsunits af van de beschikbare ruimte en de mogelijkheid om units in de turret te plaatsen. Efficiënt gereedschap wisselen in draaicentra heeft met name voordelen bij het gebruik van verschillende wisselplaattypes, zoals bij het wisselen van batches en het wisselen van roterende gereedschappen met versleten snijkanten. Er is een complete serie integrale of spantanggeklemde gereedschappen voor de opbouw van een efficiënte en stabiele bewerkingscapaciteit. De nieuwste inzichten in wisselplaat- en gereedschapstechnologie kunnen worden opgenomen, met concepten zoals Silent Tools voor het dempen van trillingen, CoroTurn SL voor uitbreidende gereedschapscombinaties en Turbo bars. n
samenvatting Bij investeringen in bewerkingsgereedschappen leidt een van meet af aan goede aanpak tot de beste resultaten; de juiste gereedschappen aan het begin van het bewerkingsproces. Dit is aan de orde bij het integreren van aangepaste klemhouders in de turrets op draaicentra in de planningsfase. Zulke klemhouders kunnen ook in bestaande draaicentra gebruikt worden voor aanvullend output-potentieel. Elke investering in snelle gereedschapswisseling kan aantoonbaar leiden tot een snellere terugbetaling dankzij een efficiënter gebruik van de machine. n
metalworking world 27
28
metalworking world
innovatie de toekomst van vliegtuigmotoren TEKST: david wiles
FOTO: getty images
groener vliegen
Het is duidelijk dat vliegtuigmotoren groener moeten worden. Zit het antwoord in revolutionaire voortstuwingssystemen, of reizen we straks met dezelfde straalmotoren, maar duurzame brandstoffen? Metalworking World kijkt naar de vliegtuigmotor van de toekomst. nnn De straalmotor heeft de luchtvaartwereld ruim vijftig jaar goede diensten bewezen, zonder radicale veranderingen te ondergaan. Maar nu de wetgeving aangaande uitstoot en geluidsverontreiniging steeds strenger wordt, en de brandstofkosten explosief stijgen, voeren onderzoekers het tempo van technologische ontwikkeling op. Wordt de straalmotor steeds verder geperfectioneerd of wordt hij door een radicaal nieuwe vorm van voortstuwing naar de geschiedenisboeken van de luchtvaart verwezen? de luchtvaart draagt ongeveer 2 procent bij aan de
CO2-uitstoot door gebruik van fossiele brandstof, en naarmate de vraag naar luchtvervoer groeit, groeit die uitstoot. De uitstoot van stikstofoxide (NOx), dat zure regen en smog veroorzaakt en de samenleving jaarlijks miljarden kost, zal naar verwachting voor 2020 verdubbeld zijn. Daarom heeft de Europese luchtvaartsector zich voor 2020 ten doel gesteld: een vermindering van de brandstofconsumptie met 50 procent per reizigers kilometer en 80 procent minder NOx-uitstoot. De deskundigen zijn het erover eens dat het schoner en efficiënter maken van motoren eerder zal plaatsvinden door een serie kleine evoluties dan via een revolutie. Ontwikkelingsprojecten bij universiteiten, onderzoeksinstituten en fabrieken komen steeds met nieuwigheden om motoren zuiniger te maken, zoals het door RollsRoyce ondernomen PANACEA-project, waarin Sandvik Coromant een belangrijk aandeel had (zie artikel op
pag. 31). Dankzij nieuwe materialen voor motoronderdelen gaat het project zorgen voor een vermindering van het brandstofverbruik met 0,3 tot 0,5 procent. Dat bespaart met elke oceaanoversteek 600 kilo CO2. Intussen heeft de concurrentie, motorfabrikant GE Aviation, onlangs een nieuw voortstuwingssysteem voor zakenjets gelanceerd op basis van militaire en civiele technologie. De Passport-motoren van GE, die momenteel in ontwikkeling zijn en naar verwachting in 2013 de testfase in gaan, krijgen een hogere drukverhouding en een compressor die gemaakt is van nieuwe – en nog niet benoemde – geavanceerde materialen. GE voorspelt dat de motoren 8 procent zuiniger worden en veel minder NOx gaan uitstoten. “Passport is ‘s werelds eerste integrale voortstuwingssysteem dat specifiek ontwikkeld wordt voor ultralange-afstandszakenjets met een grote cabine. Klanten zullen rustiger en efficiënter gaan vliegen”, voorspelt Brad Mottier, vicepresident en general manager van GE Business & General Aviation. Een ander ontwikkelingsproject van GE, dat gericht is op regionaal vliegverkeer, gaat naar verwachting 15 procent besparing opleveren dankzij geheime geavanceerde materialen, nieuwe koeltechnologieën en een nieuw ontwerp van de verbrandingskamers. Dit soort kleine stappen zijn zonder meer welkome verbeteringen in de milieuprestaties van vliegtuigen, maar radicalere stappen voorwaarts zijn niet zo gemakkelijk te realiseren. “Er zijn enkele uitdagingen”,
Tomas Grönstedt, Chalmers University metalworking world 29
innovatie de toekomst van vliegtuigmotoren
We moeten doorlopend proberen om manieren te vinden om nieuwe materialen te ontwikkelen, en het is niet zeker dat dat in het huidige ontwikkelingstempo kan.” De technologieën die momenteel in ontwikkeling zijn en worden verwelkomd als plausibele oplossingen voor de middellange termijn, zijn onder meer de intercooled motor, de intercooled recuperated motor en de open-rotormotor. “De intercooled recuperated motor en de intercooled motor zullen naar verwachting niet voor 2020 op de markt zijn, als ze er al komen”, zegt Grönstedt. “En ik voorzie dat de open-rotormotor zelfs nog iets later dan 2020 voorhanden zal zijn.”
Nieuwe motoren, nieuwere brandstoffen
ey
Co
op
er/
Corbis
Het gebruik van biobrandstoffen gaat aanzienlijk toenemen
As
hl
Open rotormotoren, ook wel propfans of ultra-high-bypassmotoren genoemd, bieden de zuinigheid van een turboprop met de snelheid en prestaties van een turbofan. De open-rotormotor, die in 1979 gepatenteerd werd, is in potentie rond de 30 procent zuiniger, maar is wel lawaaiiger dan andere motorsoorten. Puls-detonatiemotoren: Het idee voor de pulse detonation engine (PDE) is al ruim zeventig jaar oud. Een mengsel van brandstof en een oxidatiemiddel wordt niet verbrand, maar met behulp van explosies tot ontploffing gebracht. In theorie kunnen vliegtuigen op die manier een snelheid van rond de Mach 5 krijgen, maar er is nog steeds geen praktisch werkende motor op basis van dit principe geconstrueerd. Uitdagingen voor de PDE zijn geluid en trillingen. Intercooled recuperated MOTOREN: Door een intercooler en een warmtewisselaar (recuperator) in te bouwen kan hitte uit de uitlaatgassen worden teruggewonnen en teruggevoerd naar de verbrandingskamer en kan de temperatuurstijging van de verbranders worden beperkt. Dit kan rond de 30 procent brandstof besparen en de uitstoot van NOx en lawaai beperken. hernieuwbare brandstoffen: Jatropha, of purgeernoot, is een struik die goed op arme grond groeit en een potentiële bron van straalmotorbrandstof is. Verschillende luchtvaartmaatschappijen hebben de olie uit jatrophazaden al met succes uitgeprobeerd. Naar verluidt kan deze brandstof de uitstoot van broeikasgassen met 60 procent verminderen ten opzichte van brandstof op aardoliebasis. In juni 2011 maakte een Gulfstream G450 met een mengsel van gelijke delen gewone kerosine en een op camelina gebaseerde brandstof de eerste trans-Atlantische vlucht op biobrandstof. n
zegt Tomas Grönstedt, professor aan de faculteit voor toegepaste mechanica van Chalmers University in Gotenburg, Zweden. “Het is bijvoorbeeld steeds lastiger om tot hogere drukverhoudingen te komen door de toename van de temperatuur van de koellucht, problemen met het ontwikkelen van nieuwe materiaaltechnologie en een grote toename van gewicht en luchtweerstand bij motoren met een ultrahoge omloopverhouding. 30
metalworking world
De pulse-detonatiemotor (PDE), die in principe het thermische rendement radicaal kan verbeteren, is één van de veelbelovende voorstuwingstechnologieën waaraan gewerkt wordt. Maar, zegt Grönstedt, ook daarbij moeten nog enkele grote obstakels worden overwonnen. “Je moet bijvoorbeeld de turbine zien te koelen bij een intermitterend verbrandingspatroon”, zegt hij. “En het geluid is eveneens een uitdaging.” Maar als die uitdagingen het hoofd wordt geboden, zijn de voordelen voor het milieu aanzienlijk. “Door de PDE-motor te combineren met een open-rotorarchitectuur, vliegtuigbouwkundige ontwikkelingen zoals vliegende vleugels en lagere vliegsnelheden, kan tegen 2050 een brandstofbesparing van 75 procent per reizigerskilometer worden gerealiseerd, afgezet tegen het uitgangsjaar 2000”, zegt Grönstedt. Dit soort technologieën zouden een grote stap voorwaarts kunnen zijn, maar het zijn nog steeds variaties op de hedendaagse verbrandingsmotoren. Dus wanneer gaan we het luchtruim kiezen in science fiction-oplossingen op basis van totaal nieuwe en radicale voortstuwingssystemen? “Er bestaan genoeg superradicale concepten die voor het jaar 2050 gerealiseerd zouden kunnen worden, maar ik zie voor die tijd nog geen echt grote revoluties doorbreken”, zegt Grönstedt, en wijst op de gigantische vermogensdichtheid die de gasturbine nog steeds heeft. “Je kunt een fantastische hoeveelheid stuwkracht bij een zeer gering gewicht produceren, en dat is heel moeilijk te overtreffen. Misschien gebruiken we ze in het jaar 2200 nog steeds, maar we steken niet meer zo veel in de ontwikkeling omdat we de grenzen van hun thermische en vermogensrendement beginnen te naderen.” misschien is het niet nodig om de verbrandingsmotor
helemaal te vervangen. “Ik zie de luchtvaart groener worden door het energierendement radicaal te verbeteren en door op grote schaal biobrandstoffen te gaan gebruiken. Algen kunnen een oplossing vormen voor het produceren van de noodzakelijke hoeveelheden biobrandstof zonder te concurreren met de voedselproductie. Maar daarvoor moeten nog de nodige technische obstakels worden overwonnen.” n
Telkens nieuwe uitdagingen Warm lopen voor groene verbeteringen Sommige cijfers en statistieken over vliegtuigmotoren zijn moeilijk te bevatten: elke wide-chord turbofanschoep oefent een middelpuntvliedende kracht van ongeveer 70 ton uit, het gewicht van een moderne locomotief; elke turbineschoep in een hogedrukmotor genereert evenveel vermogen als een Formule 1-raceauto; de schoepen in het heetste deel van de motoren functioneren enkele honderden graden boven het smeltpunt van het materiaal waar ze van gemaakt zijn. “dat zijn duizelingwekkende getallen”, zegt Steve
rolls-royce persgalerij
Weston, specialist applicatie-ontwikkeling bij Sandvik Coromant. “En als je de temperaturen nog verder opvoert om de efficiency te vergroten terwijl je al boven het smeltpunt van het materiaal zit, krijg je met echte uitdagingen te maken.” Weston zegt dat sommige van de geavanceerde materialen waarmee Sandvik Coromant gevraagd wordt te werken, bijna ongelooflijk zijn qua structuur en samenstelling. “Ze zijn haast niet te bewerken omdat ze een enorme dynamische scheursterkte en een slechte warmteafvoer hebben, waardoor wisselplaten veel sneller slijten. Maar als ze ons vertellen wat ze willen en ze ons wat tijd gunnen, komen we altijd gegarandeerd met een bewerkingsoplossing.” Een dergelijk project waarbij Sandvik Coromant betrokken was, was PANACEA (Processing A Nickel Alloy for Critical Engine Applications). Naast Rolls-Royce en het Advanced Manufacturing Research Centre van de University of Sheffield was Sandvik Coromant hierin een Tier 1-partner. Het doel was te komen tot de ontwikkeling van motoronderdelen – in het bijzonder turbinekransen – met een ‘dubbele microstructuur’, die de binnenkant en de buitenrand van de
schijf verschillende mechanische eigenschappen geeft. Daardoor kan de bedrijfstemperatuur ongeveer 50°C hoger zijn, wat de motor 1,5 procent zuiniger zou maken. De PANACEA-technologie levert bij elke AtlantischeOceaanoversteek een besparing van 0,6 ton CO2 op. Sandvik Coromant was betrokken bij de bewerking van dit gespecialiseerde materiaal. “We hebben de complete krans op één machine vervaardigd, wat tamelijk uniek is, omdat normaal gesproken meer machineplatforms nodig zijn voor het bewerken van een component met verschillende eigenschappen”, zegt Weston. “Maar we hebben nieuwe gereedschappen vervaardigd en nieuwe strategieën ontwikkeld om ieder oppervlak van de krans te bewerken.” Een grotere versie wordt momenteel geproduceerd voor tests. Binnen twee jaar kan de nieuwe schoepenkrans in het echt brandstof en uitstoot besparen. n
Paul Edmondson/Corbis
Nieuwe gasturbinekransen gaan motoren 1,5 procent zuiniger maken.
Sandvik Coromant was een belangrijke partner in het door Rolls-Royce geleide PANACEA-project. metalworking world 31
Australië heeft nog maar weinig smederijen.
32
metalworking world
TEKST: Barbara Schulz FOTO: neil duncan
plannen smeden Albury, Australië. Het Australische bedrijf Overall Forge heeft besloten om zijn nabewerkingen zelf te gaan doen, om klanten tijd en geld te besparen en tegelijkertijd concurrerender te worden. Het bedrijf wendde zich tot Sandvik Coromant voor gereedschap en expertise. nnn Diep in het hart van New South Wales is Overall Forge gevestigd, Australië’s grootste open-matrijssmederij. Het kreeg te maken met een probleem dat veel bedrijven hebben. Om zijn leidende positie in de markt te versterken moest het bedrijf investeren in nieuwe machines en zich op nieuwe markten begeven. Het in Albury gevestigde bedrijf was al een belangrijke leverancier van grote smeedstukken aan de olie- en gaswinningsindustrie en aan de mijnbouw, maar wilde ook uitbreiden buiten de traditionele markten. Toen het bedrijf besloot om zich op de markt voor precisiebewerking te begeven, koos het voor Sandvik Coromant. Onderdeel van het groeiplan was het moderniseren van de uit 1915 stammende smeedpers door de snelheid en de kracht van de pers en de manipulator op te voeren. Verder investeerde Overall Forge in moderne bewerkingsgereedschappen om zelf precisiewerk te gaan doen dat tot dan toe werd uitbesteed. Alleen had het bedrijf een gebrek aan ervaring op dit terrein. “We hebben de capaciteit om smeedstukken zoals
baren, blokken, naven en krukassen, putdeksels en smeedringen te bewerken tot bijna-eindproducten", aldus operations manager Reinhard Radisch. “De nabewerking doen onze klanten zelf, of ze besteden die uit, vaak naar het buitenland.” Het bedrijf besefte dat het de klanten veel tijd en geld kon besparen als het de nabewerking in eigen beheer kon doen. ”We besloten te investeren in een CNC-draaibank en een verticale CNC-kottermachine, waarmee we voortaan assen, schijven en ringen met complexe vormen volgens veel strengere specificaties konden fabriceren dan we tot dan toe konden”, zegt Radisch.
Operations manager Reinhard Radisch
De samenwerking bleek succesvol voor zowel Overall Forge als Sandvik Coromant, en werd versterkt toen Overall Forge besloot om te investeren in een boorkop van 4 meter lang, een ton zwaar en met een diameter van 250 millimeter, die Sandvik Coromant had geleverd. “Er lagen goedkopere offertes op tafel, maar we kozen voor Sandvik vanwege hun professionele metalworking world 33
TechniSCH inZICHT
Met winst draaien
Overall Forge wendde zich tot Sandvik Coromant toen het bedrijf hulp nodig had bij het bewerken van grote putdeksels voor de aardolie-industrie. Het bedrijf had moeite met het realiseren van de oppervlakteafwerking en de vereiste toleranties, en wilde investeren in een nieuwe CNC-draaibank. Het betrof een inwendige bewerking die gevoelig is voor trillingen, vooral bij grote uitsteeklengtes. In dit geval bedroeg die tienmaal de diameter. Mark Lampe van Sandvik Coromant stelde een CoroTurn SL gedempte Silent Tools-baar voor, die een passieve demper heeft die trillingen tegengaat. ”De baar is een flexibele oplossing voor trillingsvrij inwendig bewerken, draadtappen, afsteken en groefsteken", zegt hij. “Hij heeft de CoroTurn SL-snelwisselfunctie, waardoor de koppen gemakkelijk zijdelings kunnen worden versteld voor gaten van verschillende afmetingen, en snel kunnen worden gewisseld voor verschillende toepassingen.” De demper bestaat uit een zwaar draailichaam dat via twee rubberen bussen in de baar is opgehangen. Een viskeuze vloeistof vult het gat tussen het afstellichaam en het binnenoppervlak van de baar. Als er tijdens het bewerkingsproces trillingen optreden, wordt het afstelsysteem geactiveerd en wordt de kinetische energie van de baar geabsorbeerd in het afstellichaam. Daardoor worden trillingen geminimaliseerd en kunnen exacte afmetingstoleranties en oppervlakteafwerking worden gerealiseerd.
“Je hebt duidelijk een concurrentievoordeel als je onderdelen kunt bewerken waar anderen niet mee uit de voeten kunnen." Operations Manager Reinhard Radisch
Overall Forge in vogelvlucht OPGERICHT: Overall Forge is in 1883 opgericht door de smid John Overall in Sydney, met een enkele smeedhamer van een ton. In de jaren zestig begon een periode van snelle uitbreiding met de overname van een ringenfabriek. Daardoor kreeg het bedrijf voet aan de grond in de olie- en gaswinning. Het werd de eerste fabrikant van geprofileerde naadloze gerolde ringen. Overall Forge verhuisde in 1996 naar Albury, New South Wales, en is sindsdien driemaal zo groot geworden. Het heeft een oppervlakte van 12.000 vierkante meter en is de grootste van de paar overgebleven algemene smederijen in Australië. Het bedrijf concentreert zich op de wereldmarkt voor olie- en gaswinning en de mijnbouw. WERKNEMERS: Overall Forge heeft ongeveer 85 medewerkers. OMZET: 25 miljoen Australische dollar (18,2 miljoen euro) per jaar. INDUSTRIE: Het bedrijf is een belangrijke toeleverancier van de mijnbouw in Australië en Zuidoost-Azië en en de mondiale olie- en gaswinning, defensie, elektriciteitsopwekking en diverse andere sectoren. n
34
metalworking world
Werken met de Silent Tools-baar.
benadering en bewezen expertise”, zegt Radisch. “Bij Sandvik koop je niet zomaar gereedschappen, je koopt een pakket dat ook hun expertise en ondersteuning omvat, en dat is heel belangrijk voor beginners zoals wij. Het is die alledaagse hulp die je dan nodig hebt.” nog belangrijk was echter dat Overall Forge een partner nodig had om de problemen het hoofd te bieden die het bewerken van grote putdekselsmeedstukken voor de oliewinning met zich meebrengt. “Overall Forge bewerkte de putdeksels met wisselend succes, maar met hun zelfbedachte oplossing konden ze niet de oppervlakte-afwerking en toleranties bereiken die ze wilden. Daarom investeerden ze in een nieuwe CNC-draaibank”, zegt Sandvik Coromant sales engineer Mark Lampe. “Ze vonden dat ze de juiste gereedschappen daarvoor moesten aanschaffen." “Ze wilden een oppervlakte-afwerking van 3,2 Ra en een tolerantie van +/- 0,5 millimeter”, legt hij uit. “Op het eerste gezicht klinkt dat niet zo moeilijk. Maar er moest inwendig gedraaid worden, wat zeer gevoelig is voor trillingen, met name als de uitsteeklengte de normale limiet van de 4xD-verhouding overschrijdt.” Bij Overall Forge bedroeg de uitsteeklengte tienmaal de diameter, waardoor de neiging tot trillen sterker werd. Silent Tools bleken een ideale oplossing. “Overall Forge heeft ervaren hoe trillingen ongewens-
een nichemarkt te neveneffecten kunnen veroorzaken, zoals een slechte oppervlakte-afwerking, een ontoereikende nauwkeurigheid en een verminderde productiviteit”, zegt Lampe. “De beperkingen wat betreft stabiliteit bij het kotteren betekenen dat de productieplanning en -voorbereiding extra zorg vergen. De keuze van de juiste boorbaar en het correcte gebruik leiden tot het minimaliseren van materiaaldeflectie en trillingen en het verbeteren van de kwaliteit van het gat dat bewerkt wordt. “De CoroTurn SL gedempte Silent Tool-baar die we aan Overall Forge geleverd hebben, is ons grootste standaardgereedschap en is een zeer flexibele oplossing voor trillingsvrij inwendig bewerken, draad tappen, afsteken en groefsteken”, vervolgt Lampe. “De baar is voorzien van een CoroTurn SL-snelwisselfunctie, wat betekent dat de koppen gemakkelijk zijwaarts kunnen worden versteld voor verschillende gatdiameters, en snel kunnen worden gewisseld om aangepast te worden aan een verscheidenheid aan toepassingen.” Beide partijen zien genoeg toekomstpotentieel. “Je hebt overduidelijk een concurrentievoordeel als je onderdelen kunt bewerken waar anderen niet mee uit de voeten kunnen”, zegt Radisch. “We hebben complexe smeedstukken die we in de toekomst zelf willen gaan bewerken, en we hopen dat dat meer werk van nieuwe en bestaande klanten gaat aantrekken.” n
Smeden is een typische nichesector geworden, nu nog maar drie bedrijven in Australië dit doen. Volgens Reinhard Radisch van Overall Forge onderscheidt het bedrijf zich van de concurrentie door de geavanceerde nabewerkingsfaciliteiten. “Smederijen zijn bedrijven met hoge kapitaalsinvesteringen”, zegt hij. “De Australische bedrijven concurreren rechtstreeks met Europese, Amerikaanse en Aziatische bedrijven. De reden dat Overall Forge nog steeds competitief is, is dat we gespecialiseerd zijn in hoogwaardige, complexe werkstukken met hoge materiaaltesteisen. Dit is een nichemarkt waarmee veel buitenlanders niet makkelijk concurreren.” De meeste klanten van Overall Forge zijn buitenlandse concerns. De orders worden geplaatst door bedrijven die dochterondernemingen zijn van de olie- en gasbedrijven, of aannemers daarvan. Bedrijven zoals Overall Forge hebben niet rechtstreeks te maken met de eindgebruiker. Ze produ ceren conform diens specificaties, maar leveren aan een 'aannemer' die alle noodzakelijke projectactiviteiten namens de eindgebruiker coördineert (olie- en gasbedrijven). Zo gaat het ook in de mijnbouwsector. Overall Forge levert aan bedrijven die diensten verlenen aan de mijnbouw of fabrikanten zijn van materieel voor de mijnbouwindustrie. n
Mark Lampe, Sandvik Coromant metalworking world 35
technologie TEKST: elaine mcClarence
UITDAGING: Een hogere productiviteit door een kosteneffectievere productie van turbineschoepen.
OPLOSSING: Creëer bewerkings oplossingen op basis van kennis uit de gereedschappenbranche.
De uitdaging aangaan van turbineschoepbewerking In de komende twintig jaar verwacht de elektriciteitsindustrie een ongekende mondiale toename van de vraag die zal leiden tot de groei van de gas- en stoomturbine-industrie. Elke turbine is voorzien van grote aantallen turbineschoepen, en die worden uiterst zwaar belast. Omdat het complexe componenten betreft die volkomen foutloos moeten zijn, is de massaproductie van turbineschoepen een uitdaging. De bewerkingsprocessen moeten veilig en efficiënt zijn, terwijl de fabrikanten hun productiviteit willen opvoeren. Sandvik Coromant heeft veel energie gestoken in het ontwikkelen van bewerkingsoplossingen voor turbineschoepen. Bij gereedschapsstrategieën moeten factoren worden meegewogen zoals afmeting, type en ontwerp van schoepen, gewenste aantallen en processtromen, evenals economische factoren. Vanwege de diversiteit in schoepontwerpen en fabricageprocessen is het onrealistisch om een enkelvoudige gereedchapsstrategie aan te bieden. Sandvik Coromant gebruikt een strategische benadering per component, waarbij de afzonderlijke kenmerken van de schoep
36
metalworking world
Efficiënt voorbeeld
Profiel nabewerken
Voor een voorbewerking voor het vleugel profiel van een turbineschoep, uitgaande van een X22CrMoV12-1-gietstuk van martensitisch roestvast staal van 330 millimeter lang, 97 millimeter breed en 55 millimeter hoog, met een uiteindelijk vereiste schoeplengte van 270 millimeter, werd waterlijnfrezen toegepast met een CoroMill 100 van 50 mm.
Voor dezelfde schoep werd de nabewerking voor het vleugelprofiel uitgevoerd met een 5-assige spiraalprofielbewerking met een CoroMill Plura van 10 mm diameter met vier spaangroeven en een 3-millimeterstraal.
Gegevens: Snijsnelheid 280 m/min, voeding per tand 0,4 mm. Axiale snijdiepte 3,0 mm, met een radiale snijdiepte variërend met maximaal 80 procent. n
worden gecombineerd met kennis van snijgereedschappen om tot de beste gereedschapsoplossing te komen. De meest gebruikte materialen voor turbineschoepen zijn roestvaststaalsoorten die variëren van relatief gemakkelijk bewerkbaar tot zeer veeleisend. In de meeste gevallen worden schoepen uit een massief blok metaal gefreesd, maar smeedwerk en precisiegieten komen ook voor.
Bij deze bewerking golden de volgende gegevens: Snijsnelheid 340 m/min, voeding per tand 0,12 millimeter, axiale snijdiepte 0,5 millimeter, radiale snijdiepte 2,0 millimeter, wat resulteert in een welving van 0,02 millimeter hoog. n
Sandvik Coromant heeft gereedschappen voor alle bewerkingsstappen, maar met name bij voor- en nabewerken kan kennis van de juiste gereedschappen en materialen invloed hebben op de kwaliteit en productiviteit. Bij voorbewerken wordt zo'n 60 à
70 procent van het materiaal weggefreesd. Bij deze toepassing worden hoge eisen gesteld aan het gereedschap. De operatie belast het
Rolls-Royce persgalerij
CoroMill 100-frees
gereedschap zwaar en fabrikanten willen een voorspelbare standtijd, een gecontroleerde verspaning en weinig tijdverlies bij het wisselen van gereedschappen. Het bewerken van het vleugelprofiel is een kritieke stap in het fabricageproces, en daarvoor is een breed scala aan bewerkingsoplossingen beschikbaar. De keus hangt af van het materiaal, het bewerkingsgereedschap en de capaciteiten van de CAM-software. Voor de juiste ultramoderne oplossing moeten de eigenschappen van de hardmetalen wisselplaat, spaanvorming en gereedschapspaden in aanmerking worden genomen. Voor al die zaken is een diepgaande kennis nodig, die beschikbaar is bij Sandvik Coromant. nabewerken is een uiterst moeilijke operatie,
waarbij voor de oppervlakteruwheid soms toleranties van minder dan 10 micron (0,01 millimeter) vereist kunnen zijn. Voor zo'n kritieke bewerking moet rekening worden gehouden met enkele zaken. Meestal hangt de gereedschapsoplossing af van het soort bewerkingsgereedschap. Nabewerken wordt doorgaans gedaan op een vijfassige machine. Voor deze toepassing worden
Een strategische benadering per component levert de beste gereedschapsoplossingen voor turbineschoepen.
normaal volhardmetalen frezen gebruikt, en de keuze van snijdiameter, straal en aantal spaangroeven moet worden gecombineerd met de keus van aansnijhoek en het gewenste oppervlaktecontact om de eigenschappen van de frees optimaal te gebruiken. In het algemeen steekt Sandvik Coromant veel energie in het combineren van zijn hoogwaardige gereedschap met applicatiekennis, zodat fabrikanten van turbineschoepen kunnen voldoen aan de industriële vereisten voor hun producten. n
samenvatting Naarmate de vraag naar elektriciteit toeneemt, krijgen turbineschoepfabrikanten te maken met een aanzienlijke toename in de vraag naar deze belangrijke onderdelen van de energie-opwekking. Sandvik Coromant komt aan de hogere productiviteitseisen van klanten tegemoet met een programma waarin hoogwaardige gereedschappen en solide kennis samengaan. n
metalworking world 37
totaaloplossing TEKST: TURKKA KULMALA FOTO: mattias borg
veilig landen
Weinig vliegtuigpassagiers staan stil bij onderdelen van het landingsgestel, en tijdens de vlucht zijn ze alleen maar ballast. Maar tijdens de tientallen jaren lange levensduur van een vliegtuig worden ze duizenden malen extreem zwaar belast. Dat vergt een moeizaam compromis tussen enerzijds een extreme structurele duurzaamheid en anderzijds het lichtst mogelijke gewicht. Diepgatbewerking RECHT en SMAL Diepgatbewerking (deep hole machining, DHM) is een nichetoepassing, maar bij de fabricage van onderstellen is het de meest toegepaste methode. Zo’n 70 procent van een gesmeed hooggelegeerd stalen of titanium onderdeel voor het grootste en zwaarste deel van het onderstel wordt met behulp van DHM met een speciale machine verwijderd.
Titaniumbewerking CoroMill 690 Frees met lange snijkant Omdat vliegtuigen groter worden, zijn nieuwe materialen met optimale kracht-gewichtsverhoudingen nodig om gewicht te besparen. Daarom wordt er steeds meer titanium gebruikt in de vliegtuigbouw.
38
metalworking world
Kijk voor meer informatie op www.sandvik.coromant.com/aerospace
Inwendig draaien Extreme uitsteeklengtes De vormen en nauwe toleranties die vereist zijn voor gaten die met DHM gemaakt zijn, maken een inwendige draaibewerking noodzakelijk. Daarbij vormen de afmetingen van de gaten een uitdaging. De lengtediameterverhouding die van de boorbaar wordt vereist, is dan ook vaak zeer groot, tot 14:1.
Draaifrezen ruw en nauwkeurig Draaifrezen met de CoroMill 390-11 en 390-18 is een efficiënte methode voor het bewerken van de buitendiameter en maakt efficiënt voorbewerken en nauwkeurig nabewerken met hoge verspaningssnelheden mogelijk.
Solide poten voor de metalen vogel
Het neuswielonderstel ook gebruikt voor extra landingslichten.
Het neusonderstel moet bestuurbaar zijn voor het taxiën.
De hoofdonderdelen van het onderstel van een verkeersvliegtuig zijn de hoofdpoot (cilinder), de schokdemper (piston) en het bogieframe (wielophanging). Een ideaal onderstel is vooral compact, robuust, betrouwbaar en duurzaam. Bij de landing moet het een gewicht tot 500 ton met 340 km/u opvangen. Dat is de topsnelheid van een Formule 1-raceauto. En die Onderstellen moeten een gewicht belasting herhaalt zich keer tot 500 ton met 340 km/u op keer tijdens de circa kunnen dragen - de topsnelheid 80.000 starts en landingen van een Formule 1-raceauto. die een toestel gemiddeld in twintig jaar maakt, de levensduur van een onderstel. Vanwege de cruciale rol die veiligheid bij onderstellen speelt, is het ontworpen om tot 200 procent belast te worden. n Bronnen: Messier-Bugatti-Dowty
metalworking world 39
Print n:o C-5000:556 DUT/01 © AB Sandvik Coromant 2012:1
1979
.”
esparen
hine b per mac
hoeveel ines. En in machkunnen uw t b e h rd eel dollar stee e onderd u geïnve u 10.000 hoeveel n. Met ons klein hien kunt ook t e e w U lt investere deren. Missc uit. er u nog zu ngen beter ren te aanwinst. g, test het eens taalbewetalen e m l e e investerin met onze laatsna. Of beter no tv m a rd w a h is e t Maar da bespare k er eens over dat klein ak geld. hebben. Want etaal. edschap Den is een p tm snijgere sneller. e h n le jk Dat drijven bespaard ta li e e d l m e in rd e e a V it h . e u t . n e sb n e rt an de nh ijze king en versp ssing ka el verwij t te bew onderdet de juiste toepahines sneller do rvice om u da Me mant uw mac advies en de se van Coroen u het nodige Wij gev
eel kan
onderd at kleine
“D
o
00 ns $ 10.0
Sommige dingen veranderen nooit De dingen kunnen er vandaag misschien wat anders uitzien, maar in de grond blijft de boodschap even relevant. Met bijna zeventig jaar ervaring hebben we al heel wat bedrijven geholpen om hun productiviteit en rentabiliteit te optimaliseren. En dat zal nooit veranderen. Investeren in nieuwe machines, opleidingen geven, knelpunten in uw productie oplossen, de productiviteit opdrijven, elektro nische bestellingen invoeren of uw inventarisbeheer stroom lijnen; wij staan u bij tijdens het volledige fabricageproces. Met dit alles (en de inflatie natuurlijk) zult u ontdekken dat u net iets meer bespaart.
www.sandvik.coromant.com
