T
H
E
M
A
:
E
M
O
L
U
C
H
T
V
A
A
R
T
Minder omspannen dankzij adaptief frezen
! Normaal gesproken wil je tijdens het frezen exact de positie en geometrie van het werkstuk meten. Deze informatie is echter niet altijd beschikbaar. Adaptief frezen is dan noodzakelijk. Dit kan tot een hogere productiviteit leiden, omdat je minder vaak hoeft om te spannen en minder gaat luchtfrezen.
Grote composieten werkstukken laten zich niet gemakkelijk positioneren, tenzij je bereid bent veel tijd en geld uit te geven aan opspanmiddelen. Ook bij componenten die laagsgewijs zijn
14"
opgebouwd, bijvoorbeeld laserclad delen, is het moeilijk exact de positie te bepalen. En wie wel eens gietdelen freest, weet dat je om op safe te spelen de eerste freesbanen ruim programmeert, met als gevolg vaak veel luchtfrezen. “Voor al deze toepassingen wil je eigenlijk een adaptief systeem, dat zichzelf aanpast aan de werkelijke positie van het werkstuk omdat de uitgangspositie variabel is”, zegt Peter Dickin van Delcam.
Freesbanen De CADCAMontwikkelaar biedt het adaptief frezen nu aan in de software. In plaats van grote, onnauwkeurig
gevormde delen exact te positioneren, gaat men het werkstuk zodra het opgespannen is in de machine eerst meten en de geprogrammeerde freesbanen daaraan aanpassen. Doordat je dit voor elk werkstuk doet, bereik je uiteindelijk een hogere nauwkeurigheid en een hogere productiviteit. Peter Dickin: “Neem als voorbeeld het frezen van composiet, dat nogal een wisselende dikte heeft. Ook kan de vorm veranderen door het frezen, omdat de oppervlaktespanning wijzigt wanneer je bepaalde vezels wegfreest. Daarvoor zetten we adaptief frezen ook in. We frezen bijvoorbeeld gaten eerst voor de Made-in-Europe.nu digimagazine september 2011
T
H
E
M
A
:
E
M
helft, gaan dan meten en compenseren dan de freesbaan voor eventuele afwijkingen.”
Op machine meten Delcam zet bij het adaptief frezen verschillende technieken in die ook los van elkaar gebruikt kunnen worden. Bijvoorbeeld On Machine Verification, de online meettool van Delcam, dat zowel als onderdeel van adaptief frezen kan worden gebruikt maar ook als stand alone pakket. Een van de succestoepassingen van het adaptief frezen is een titaan gefreesd stuurvlak voor de Eurofighter, de jachtbommenwerper, van 2,2 bij 1,1 meter groot Dit wordt gefreesd door het Britse BAE. Het deel bestaat uit een aantal verlijmde titanium plaatdelen die vervolgens gevormd worden door het materiaal superplastisch te maken. Dit proces leidt echter onvermijdelijk tot maatafwijkingen, die wel 4 millimeter kunnen zijn. Daarom moet het stuk als laatste stap nauwkeurig gefreesd worden. In de oude werkwijze gebeurde dat in meerdere opspanningen, met telkens andere
O
L
U
C
H
T
V
A
A
R
T
opspansystemen. De uiteindelijke kwaliteit hing sterk af van de nauwkeurigheid waarmee de operator het werkstuk opspande.
Titaan stuurvlak Delcam heeft samen met Metrology Software Products Ltd het adaptief frezen doorontwikkeld voor de productie van het stuurvlak. Nu wordt het stuk vacuüm opgespannen, waardoor het over de rand van het vacuüm opspansysteem hangt. Daardoor kan de freeskop van alle kanten bij het werkstuk, zonder dat het opnieuw opgespannen hoeft te worden. Het manueel uitlijnen gebeurt nu virtueel door NC PartLocator, de nieuwe softwaretool die Delcam en MSP samen hebben ontwikkeld. De enige voorwaarde is dat de operator het stuk binnen een tolerantie van 4 mm opspant. De eerste stap is dat met een probe de exacte positie van het werkstuk wordt gemeten, waarna de software automatisch de freesbanen aanpast, voordat het frezen start.
Links de oude werkwijze: complexe opspanmiddelen en drie tot vier keer omspannen voor een stuurvlak. Rechts de nieuwe werkwijze: het stuurvlak wordt een keer vacuüm opgespannen en kan dan gefreesd worden.
Made-in-Europe.nu digimagazine september 2011"
15
T
H
E
M
A
:
E
M
O
L
De set up tijd is hierdoor aanzienlijk verkort. De totale productietijd van het deel liefst 60 procent verminderd. Tot nog toe had BAE voor elk stuurvlak zo’n 25 tot 30 uur machinetijd nodig. Ook is de kwaliteit verbeterd. Nabewerken is
U
C
H
T
V
A
A
R
T
nauwelijks nog nodig. En er is nog slechts een opspanmiddel nodig. Meer informatie Delcam
Kortere doorlooptijd bij botenbouw Een andere toepassing van adaptief frezen is in Frankrijk te vinden, waar jachtenbouwer Beneteau de doorlooptijd van het frezen van het composieten dek heeft weten terug te brengen van zes maanden tot een maand. Zo’n 42 voet lang dek werd eerst afgedekt met maskers om precies de positie van de frezen gaten te bepalen. Nu herkent de software het dek en weet waar de gaten moeten komen.
Download EM O-krant van M atec. Met praktijkverhaa l over UAC Alu Menziken
matec - 40 HV
4 of 5-Assen bewerking
Topkwaliteit in verspaning...
Limas CNC machinery is -namens Matec Maschinenbau GmbH- het verkoopsteunpunt voor Nederland en servicesteunpunt voor de Benelux en een gedeelte van Duitsland. Tot het leveringsprogramma behoren o.a. 3-, 4 en 5-assige CNC-bewerkingscentra, -pendel/bedfreesmachines, -portaalfreesmachines en -frees/draaicombinaties.
Hoofdspindel (motorspindel) tot 12.000 Toerental min-1 Vermogen tot 68 Kw CNC-torque freeskop Zwenkbereik Graden ± 96 50 Zwenksnelheid min-1
matec productenlijn
Bewerkingsruimte Spantafel mm max. 12.000 CNC-rondtafel mm max. Ø 1450 -1 80 Toerental min Maximaal werkbereik X-/Y-/Z-AS mm 12.000/800/1100 Besturing Heidenhain iTNC 530 / Siemens 840D
Vanuit onze vestiging in het Limburgse Haelen staat een team van specialisten voor u klaar om u snelle en adequate ondersteuning te bieden en zodoende uw productiviteit te waarborgen. Ons motto spreekt dan ook boekdelen: Alleen door uw succes kunnen ook wij succesvol zijn! Meer informatie? Neem dan eens vrijblijvend contact op of kijk op onze website: www.limas-techniek.nl
Official partner of:
Maschinenbau GmbH
LIMAS CNC-Machinery | Heldenseweg 27 | 6086 PD Neer | T +31(0)475-510159 | F +31(0)475-510460 | E
[email protected]
16"
Made-in-Europe.nu digimagazine september 2011
R
O
B
O
T
F
R
E
Z
E
N
Robofacturing: de robot als freesmachine
VIDEO
Boven: video van de eerste testen, het frezen van aluminium. Onder: de opstelling.
! Delcam wil de robot als CNCfreesmachine gebruiken. Samen met een groot aantal partners uit zowel de Europese industrie als universiteiten, ontwikkelt het Britse concern adaptieve systemen die automatisch en realtime compenseren voor afwijkingen die het gevolg zijn van een geringere stijfheid van de robot, vergeleken met een freesmachine. Begin 2012 moet je met een robot in gereedschapstaal tot 0,02 mm nauwkeurig kunnen frezen, zegt Jan Willem Gunnink, manager R&D projecten bij Delcam.
Stel je voor: je hebt voor het nauwkeurig frezen van grote turbineschoepen geen complexe 5-assige machine meer nodig, maar kunt volstaan met een robot, een freeskop en slimme software. De investeringskosten zouden dan aanzienlijk lager uitvallen. De machine-uurprijs navenant. De concurrentiepositie van de verspanende industrie zou met een haast gelijke factor verbeteren. “Frezen met industriële robots is ideaal”, zegt Jan Willem Gunnink, oud-onderzoeker bij TNO Industrie, nu manager R&D-projecten bij Delcam. De robot kan namelijk in de ruimte vrij bewegen, is makkelijk opschaalbaar en betaalbaar.
Camera’s De grote tekortkoming tot nog toe is echter de stijfheid, vergeleken met de CNCmachines van tegenwoordig het zwakke punt als je met de robot gaat frezen. Het COMET-project, een 20 "
Made-in-Europe.nu digimagazine september 2011
R
O
B
O
T
F
R
E
Z
E
N
Europees onderzoeksproject, geleid door Delcam, moet daar de oplossing voor ontwikkelen. Het idee is om het gedrag van de robot in een signalement te vatten, zodat de CADCAM software weet welke onnauwkeurigheid waar optreedt en daar automatisch voor kan compenseren tijdens het berekenen van de gereedschapsbanen. Vervolgens wordt met een camera het gereedschap real time gevolgd, om eventuele afwijkingen direct te kunnen bijsturen. Gunnink: “Als dat lukt, frezen we met de robot begin volgend jaar op 0,02 mm nauwkeurig.”
Delcam in additive manufacturing
Adaptief gereedschap Het COMET-project bundelt een aantal bestaande systemen. Bijvoorbeeld het easypath robottrackingsysteem van de Italiaanse system integrator SIR, een van de projectpartners. De Italianen passen al enige tijd dit 3D visionsysteem toe. “Door hier een adaptief gereedschap en 3D simulatie aan toe te voegen, kunnen we een intelligente cel ontwikkelen, waarin de robot zichzelf aanpast aan de omstandigheden”, zegt Davide Passoni, hoofd R&D bij de Italiaanse system integrator. De eerste opstelling die in Italië is gebouwd in het kader van COMET, werkt. Met Delcam’s Powermill worden de freesbanen geprogrammeerd. De software houdt rekening met de vooraf bekende onnauwkeurigheden van de robot. Als robot gebruikt men een ABB-robot (6640 met 185 kilo payload). De eerste testen zijn gedaan in aluminium.
Een van deze zes projecten is Reclaim. Het doel hiervan is een machine te ontwikkelen die in staat is een beschadigd schoepenblad, bijvoorbeeld van een vliegtuigmotor, te scannen, beschadigingen te detecteren, via additive manufacturing deze te herstellen en daarna in de machine nauwkeurig na te frezen. “We ontwikkelen een machine, die kan scannen, cladden, en frezen vanuit één adaptief CADCAM-systeem”, verduidelijkt Gunnink. Voor het scannen werkt Delcam samen met Renishaw, dat aandeelhouder is in Delcam. Eind dit jaar moet een eerste prototype van deze machine klaar zijn.
Tracking systeem De tweede opstelling, net deze zomer afgerond, voorziet in de integratie van het trackingsysteem in de cel. Davide Passoni: “LED’s op het gereedschap worden door camera’s real time gevolgd en de positie wordt vergeleken met de verwachte positie volgens het CAD-model. Afwijkingen worden direct gedetecteerd en als signaal doorgegeven naar de besturing die Made-in-Europe.nu digimagazine september 2011
Delcam is momenteel bij zes onderzoeksprojecten betrokken, waaraan ook andere partners meedoen. Jan Willem Gunnink, manager R&D-projecten, ziet dit als de enige manier om op lange termijn de positie te kunnen handhaven. “De klantvragen zijn de drive achter deze projecten.” Delcam kijkt hierbij ook nadrukkelijk naar trends in de samenleving die van invloed gaan zijn op de maakindustrie. De rode draad door alle projecten is de digitalisering van de productie.
Andere projecten Een ander project is Saving, dat tot doel heeft om via designoptimalisatie en additive manufacturing het materiaalgebruik in vliegtuigen te reduceren. Elke 100 kilo gewichtsbesparing levert tijdens de levensduur van een passagiersvliegtuig 4,5 miljoen liter brandstofbesparing op. Copernico is een onderzoeksproject met als doel om via virtuele productieprocessen het ontwikkelproces van nieuwe producten te versnellen. E-custom richt zich op gepersonaliseerde producten. Tot slot neemt Delcam deel aan het FoFdation consortium, dat zich richt op het betrouwbaar en voorspelbaar produceren van producten met een hoge toegevoegde waarde door te frezen. Slimme tools moeten helpen de freestijd beter te kunnen voorspellen, net als de oppervlaktekwaliteit en de kwaliteit van het proces helpen te bewaken.
21!
R
O
B
O
T
F
R
E
Z
E
N
Jan Willem Gunnink (l) en Davide Passoni.
hiervoor compenseert.” Juist dit adaptief systeem moet voor de noodzakelijke kwaliteitsverbetering van het robotfrezen gaan zorgen. De software van Delcam speelt een belangrijke rol hierin. “Als je nauwkeurig wilt frezen, heb je nauwkeurige freesstrategieën nodig.” Davide Passoni is optimistisch over het project, met name omdat het adaptief systeem voor correcties in alle richtingen kan zorgen. “Ik denk dat we een nieuwe generatie hoog nauwkeurige robotfreesmachines kunnen ontwikkelen, die net zo nauwkeurig zijn als de CNC-machines maar wel de flexibiliteit hebben van de mensen.”
Twee alternatieven Zonder adaptief frezen is nauwkeurig robotfrezen ondenkbaar. De besturing moet de exacte positie van de freesspindel automatisch aanpassen aan de gegeven omstandigheden. Deze technologie zet Delcam ook al in bij de conventionele freestechnieken. In de opstelling zoals de projectmedewerkers die voor ogen hebben, zit ofwel de freesspindel aan de robotarm bevestigd op het werkstuk en staat de freesspindel vast opgesteld. Deze laatste opstelling is ideaal als je kleinere werkstukken verspaant, de eerste is geschikt voor grote en zware werkstukken.
22 "
Universeel De aansturing moet universeel toepasbaar zijn op elke robot. Dit PSIR (Programming and Simulation environment for Industrial Robots) is een van de vier innovaties die uit het COMET-project moeten komen. Dit wordt Delcam’s CADCAM-systeem specifiek voor het programmeren van freesrobots, rekening houdend met hun specifieke eigenschappen.
Volg het COMET-project op facebook en twitter Meer informatie is ook te vinden op www.cometproject.eu Video’s: www.youtube.com/cometproject
Made-in-Europe.nu digimagazine september 2011
