CNC کامپوزیت‌ها و فوم‌های هوافضا

مزایای CNC پرسرعت برای کامپوزیت‌ها و فوم‌های هوافضا

موفقیت در تولید قطعات هوافضا و دفاعی با سه عامل کلیدی تعریف می‌شود: دقت، کاهش وزن و سرعت عرضه به بازار. مواد کامپوزیتی مانند فیبر کربن و فوم‌های ساختاری با کارایی بالا نقش بسیار مهمی در برآورده کردن این نیازهای تولیدی ایفا می‌کنند. مهندسان می‌توانند هواپیماها، پهپادها، ماهواره‌ها و سیستم‌های دفاعی سبک ‌تری را بدون کاهش قدرت یا عملکرد طراحی کنند. اما ماشینکاری این مواد منحصر به فرد کار ساده‌ای نیست. استفاده از دستگاه‌های CNC سنتی برای کامپوزیت‌ها اغلب مشکل ساز است زیرا منجر به نقص، هدر رفتن مواد و زمان چرخه طولانی‌تر می‌شود. اینجاست که دستگاه‌های CNC پرسرعت دارای یک مزیت تعیین‌ کننده هستند. این دستگاه‌ها که به‌ طور خاص برای نرخ‌های تغذیه بالا با RPM بالا مهندسی شده‌اند، در مواد ظریف و با کارایی بالا نیز برتری دارند و تجهیزاتی را که تولیدکنندگان هوافضا برای حفظ رقابت نیاز دارند، فراهم می‌کنند.

چالش ماشینکاری کامپوزیت‌های هوافضا

برخلاف آلومینیوم یا فولاد، کامپوزیت‌ها و فوم‌ها در برابر فشار، گرما و بارهای ناشی از براده ‌برداری ناشی از ماشینکاری معمولی واکنش ضعیفی نشان می‌دهند. از مشکلات به وجود آمده در ماشینکاری کامپوزیت‌ها می‌توان به لایه لایه شدن، بیرون کشیدن الیاف، آسیب حرارتی و نگهداری از آنها اشاره کرد.

1. لایه لایه شدن: لایه‌های فیبر کربن می‌توانند تحت فشار بیش از حد از هم جدا شوند.

2. بیرون کشیدن الیاف: مواد تقویت ‌شده ممکن است در لبه‌ها ساییده شده و سطوح ناهمواری ایجاد کنند.

3. آسیب حرارتی: فوم‌های سازه‌ای می‌توانند تحت اصطکاک ذوب شوند یا تغییر شکل دهند.

4. مشکلات نگهداری: بستن مکرر ورق‌های سبک و نازک بدون آسیب بسیار دشوار است.

به طور خلاصه، برش کامپوزیت‌ها به دستگاه‌ها و فناوری‌های مناسب نیاز دارد که بتوانند یک راه‌ حل کامل برای نقاط ضعف تولید هوافضا ارائه دهند.

چرا ماشینکاری CNC با سرعت بالا اهمیت دارد؟

ماشین آلات CNC سنتی معمولا با سرعت اسپیندل زیر ۱۰۰۰۰ دور در دقیقه کار می‌کنند. در این محدوده، کامپوزیت‌ها اصطکاک و فشار ابزار بیش از حدی را تحمل می‌کنند که منجر به خرابی‌های پرهزینه قطعات می‌شود. امروزه، برخی دستگاه‌های CNC به اسپیندل‌هایی مجهز هستند که تا 60000 دور در دقیقه می‌چرخند. این افزایش چشمگیر سرعت، انقلابی در کاربردهای هوافضا ایجاد می‌کند. به طور کلی، ماشینکاری با سرعت بالا مزایای متعددی به همراه دارد ازجمله برش‌های تمیز و دقیق روی موادی مانند فیبر کربن و فوم، زمان چرخه کوتاه‌تر به لطف نرخ تغذیه بالاتر و بارگذاری تراشه بهینه شده، حداقل لایه لایه شدن و پارگی الیاف حتی در لمینت‌های چند لایه، کاهش تولید گرما که باعث حفظ یکپارچگی فوم می‌شود، عمر طولانی‌ تر ابزار و پرداخت سطحی پیوسته عالی و درنهایت تولید قطعات با کیفیت بالاتر و صرفه‌ جویی قابل توجه در زمان و هزینه تولید.

ابزارهای مناسب برای CNC پرسرعت

ابزارسازی به همان اندازه سرعت اسپیندل حیاتی است. کامپوزیت‌های هوافضا به هندسه‌های برش و پوشش‌های تخصصی نیاز دارند. استفاده از ابزارهای نامناسب می‌تواند منجر به سایش زودرس، گرمای بیش از حد یا سطح نهایی ضعیف شود. برخی دستگاه‌های ماشینکاری CNC همچون داترون که به نرم افزار کنترل ابعادی مجهز است، فرزهای انگشتی با مهندسی دقیق و بهینه شده برای کامپوزیت‌ها، پلاستیک‌ها و فوم‌ها تولید می‌کنند.

الف. فرزهای انگشتی تک شیاره: داترون دارای فرزهای انگشتی تک شیاره برای برش با سرعت بالا و مقاومت کم است.

ب. ابزارهای روکش‌دار: از ابزارهای روکش‌دار با الماس به منظور افزایش عمر ابزار در مواد تقویت ‌شده با کربن و شیشه استفاده می‌شود.

پ. ابزارهای میکرو: این ابزارها برای ایجاد جزئیات ظریف در هسته‌های فومی و مجموعه‌های پیوندی کاربرد دارند.

ت. آسیاب‌های فومی: آسیاب‌های فومی به طور خاص برای برش فوم طراحی شده‌اند.

استفاده از این ابزارها با اسپیندل‌های با دور بالای داترون ترکیبی قدرتمند از افزایش طول عمر ابزار، بهبود کیفیت سطح و عملکرد قابل اعتماد در مواد مختلف هوافضا فراهم می‌کند.

حل چالش‌های نگهداری کار با میزهای خلاء

بستن کامپوزیت‌های سبک وزن بسیار دشوار است. گیره‌های سنتی می‌توانند فوم‌ها را تغییر شکل دهند یا نتوانند ورق‌های نازک را محکم کنند و دقت را به خطر بیندازند. CNC پرسرعت با سیستم‌های نگهدارنده خلاء خود که مخصوص مواد مسطح مانند کاربردهای هوافضا ساخته شده‌اند، به این مشکل رسیدگی می‌کند. از مهم ترین مزیت‌های CNC پرسرعت می‌توان پشتیبانی کامل از سطح برای ورق‌های نازک و قطعات شکننده، نگهداری ایمن و بدون تغییر شکل حتی برای پنل‌های بزرگ، تغییر سریع بین کارها و کاهش زمان از کارافتادگی، تکرارپذیری مداوم در تیراژهای کوتاه یا با حجم بالا را نام برد. برای تولیدکنندگان هوافضا، این به معنای کاهش حجم ضایعات و قطعات دور ریخته شده، تلرانس‌های قابل اعتمادتر و توان عملیاتی سریع‌تر است.

گردش کار هوشمندتر با CNC پرسرعت

قابلیت ماشین آلات CNC تنها نیمی از نبرد است؛ کارایی گردش کار در تولید هوافضا نیز به همان اندازه حیاتی است. نرم‌ افزار کنترل ابعادی داترون قابلیت استفاده از CNC را با تکیه بر رابط کاربری لمسی مدرن که به اندازه یک گوشی هوشمند کاربرپسند است، وارد کردن فایل با کشیدن و رها کردن برای تنظیم سریع کار، کاوش و اتوماسیون یکپارچه به منظور ساده ‌سازی بررسی‌های دقیق و انتقال سریع‌تر از CAD به برش، چه برای نمونه‌های اولیه و چه برای تولید می‌تواند فرایند تولید را از نو تعریف ‌کند. در نتیجه، تیم‌ها زمان کمتری را صرف برنامه نویسی و زمان بیشتری را صرف ماشین‌کاری می‌کنند که به تسریع تحقیق و توسعه و تولید انبوه کمک خواهد کرد.

راهکارهای مقیاس ‌پذیر CNC در صنعت هوافضا

چه شما یک آزمایشگاه تحقیقاتی باشید که طرح‌های آزمایشی را آزمایش می‌کند و چه یک تولید کننده بزرگ که تولید با حجم بالا دارد، CNC پرسرعت تناسب، به ویژه داترون، از چندین جهات با عملیات شما مقیاس ‌پذیر است همچون فضای کم حجم (ایده آل برای مراکزی با فضای محدود)، بهره‌ وری انرژی (مصرف کم برق هزینه‌های عملیاتی و نیازهای تأسیساتی را کاهش می‌دهد)، سهولت در استفاده (منحنی‌های یادگیری کوتاه، تیم‌ها را به سرعت با محیط آشنا می‌کند) و مطابق با مهندسی آلمانی (ساخته شده برای دقت، قابلیت اطمینان و تکرارپذیری). نهاد آلمانی VDI سازمانی متشکل از حدود 135.000 مهندس و دانشمند طبیعی است و بیش از 12.000 کارشناس افتخاری که هر سال آخرین یافته‌های فنی را برای ارتقای مکان فناوری پردازش می‌کنند. این انجمن در سال 1856 تاسیس شد و بزرگترین انجمن مهندسی در اروپای غربی است.

از نمونه‌های اولیه‌ تکی گرفته تا تولید انبوه، نرم افزار داترون ابزارهایی را در اختیار تولید کنندگان هوافضا قرار می‌دهد که با نیازهای صنعت همگام هستند. در بازار هوافضا و دفاع امروز، کارایی و دقت اختیاری نیستند. برای حل مشکلات تولید، که قبلا گفته شد، ازجمله لایه لایه شدن، سایش ابزار، کیفیت پایین لبه یا زمان طولانی آماده ‌سازی بهتر است رویکرد تولید را به سمت ماشینکاری پرسرعت کامپوزیت سوق داد.