La tecnologia con encoder laser consente di effettuare lavorazioni accurate di pezzi compositi lunghi fino a 40 m
I centri di lavoro per compositi di Flow International Corporation lavorano pezzi lunghi 40 metri destinati ai pannelli di rivestimento per le ali degli aerei. L'accuratezza di assi così lunghi durante l'intero ciclo di lavoro, che dura una settimana dipende anche dall'encoder laser HS10/HS20 di Renishaw. Questi dispositivi misurano le distanze con la precisione di un interferometro laser e, in combinazione con l'unità di compensazione in tempo reale RCU10, possono assicurare un'accuratezza di un micron al metro sull'asse X delle CMC.
La CMC di Flow è una delle nuove macchine utensili sviluppate per soddisfare le esigenze dell'industria aerospaziale di produrre pezzi monoblocco di grandi dimensioni, riducendo al minimo le variazioni dimensionali. "La riduzione delle variazioni è un obiettivo comune a tutto il nostro settore," spiega Mark Saberton, direttore della sezione aerospaziale di Flow. "Lo scopo finale è ottenere una riduzione di tempi, difficoltà e attrezzature per l’assemblaggio. I produttori di aerei mirano a eliminare gli spessori aggiunti al montaggio, che risultano in aumento di tempi e pesi. L’obiettivo è ricevere al montaggio pezzi che rientrino nelle tolleranze prestabilite in modo da evitare l'uso di elementi di fissaggio aggiuntivi. Anche il peso è un fattore da prendere in seria considerazione. La riduzione della variabilità nei componenti porta a un migliore controllo sul peso finale del velivolo."
La CMC di Flow è stata pensata come un centro di lavoro per effetture tutte le lavorazioni richieste sui pezzi compositi usciti da un autoclave. La macchina può operare in modalità gantry o a doppia colonna mobile Il suo design prevede due slitte su un unico gantry con una testa a cinque assi su ciascuna slitta, uno usato per tagli con getto d'acqua ad alta pressione e l'altro per contornatura ad alta velocità convenzionale. Il CMC è in grado di eseguire tutte le lavorazioni di finitura necessarie per il pannello di rivestimento alare: profilature, forature, fresature superficiali, definizione dei punti e ispezioni. Tutte queste operazioni sono effettuate in un'unica passata e i pezzi escono dalla macchina già pronti per essere assemblati. Queste macchine sono ampiamente utilizzate dai vari partner internazionali di Airbus.
Il sistema CMC è modulare e disponibile con assi di lunghezza standard da 6 a 50 m (ma si possono ottenere anche versioni personalizzate). "In precedenza avevamo sempre utilizzato righe a nastro sugli assi X, ma avere una riga fisica lunga da 30 a 50 m attaccata alla macchina provocava una serie di problemi strutturali e rendeva difficile la gestione della compensazione termica," ha spiegato Todd Fuchs, Senior Electrical Project Engineer di Flow. "Quando si lavora su una lunghezza di oltre 40 metri e con un ciclo di lavorazione di 130 ore le variazioni termiche possono essere notevoli, anche all'interno di uno stabilimento con aria condizionata. Prendendo in considerazione anche le variazioni nella riga e nel substrato della macchina, le variabili diventavano troppo complesse. L'encoder laser HS20 rappresenta il modo più semplice per ottenere feedback accurati su assi di questa lunghezza."
Dotata di movimento a cremagliera su ciascun lato del gantry, la macchina utilizza un laser per ognuno dei due assi X, guidando il sistema in modalità master-slave. I laser sono posizionati sotto i soffietti, vicino alla trasmissione, in un condotto attraversato da aria secca e pulita per garantire la stabilità delle misure e la protezione da detriti che potrebbero causare l'interruzione del fascio laser.
Flow ha utilizzato encoder HS10 di Renishaw e la successiva versione HS20 per un totale di 24 assi. Le installazioni sono avvenute in Germania, Spagna, Francia e Regno Unito con la supervisione dei tecnici Renishaw. Entrambi gli encoder sfruttano la stessa tecnologia di interferometria laser utilizzata da chi effettua le calibrazioni laser per la misura e la compensazione degli errori di posizionamento. L'unica differenza sta nel fatto che gli encoder laser sono stati progettati per essere installati in modo permanente sulla macchina al posto delle righe in vetro o a nastro.
"Abbiamo dotato di sistemi laser molte macchine, dislocate nelle nostre sedi europee e l'encoder laser HS20 di Renishaw si è dimostrato affidabile e resistente e la sua installazione è risultata più semplice rispetto alle righe a nastro," ha aggiunto Fuchs. "Nel nostro caso, in cui si adoperano assi particolarmente lunghi e le macchine devono tagliare in modo preciso pezzi costosi, i clienti apprezzano che l'accuratezza di posizionamento sull'asse X sia pari a quella ottenuta con un interferometro laser, lo strumento considerato come lo standard di misura. La combinazione con le sonde RMP60 significa che siamo in grado di offrire ai nostri clienti vantaggi reali."