Coltivare la competitività del settore aerospaziale con il CAD/CAM

Fondata nel 2001 dai coniugi David e Penny Shaw, Flying S, Inc. si trova proprio in fondo alla strada della fattoria che appartiene alla famiglia Shaw fin dal 1700. Dopo aver maturato una preziosa esperienza lavorativa presso Cessna, Scaled Composites e Adam Aircraft, nel 2001 gli Shaw tornarono a casa, nella contea di Crawford, in Illinois, per avviare la loro società di consulenza di ingegneria aerospaziale, la Flying S, Inc. Non passò molto tempo prima che David Shaw si rendesse conto di aver bisogno della capacità di fabbricare i propri progetti per mantenere un controllo più stretto sulla qualità e sui tempi di consegna. Grazie a questo approccio, Flying S è riuscita ad assicurarsi un flusso costante di nuovi progetti, tra cui alcuni della NASA.

Fatti rapidi:

Prodotti utilizzati: Mulino, Mulino 3D, Tornio, Multiasse, Design, Arte, Movimento Dinamico

Industria: Negozio di lavoro, Aerospaziale e Difesa

Dettagli del progetto:

• La sfida: Produrre un’ampia gamma di prodotti, tra cui ali di aerei in composito di fibra di carbonio, stampi complessi e parti lavorate in alluminio e leghe aerospaziali, in un ambiente non presidiato.
• La soluzione: Mastercam, il software CNC leader del settore per le operazioni CAD/CAM.
• Vantaggi:
  • Percorsi utensile di fresatura dinamica a 5 assi per geometrie complesse e sgrossatura: i percorsi utensile sono veloci e riducono al minimo il lavoro manuale dopo la lavorazione.
  • La funzione di verifica consente ai programmatori di rivedere i percorsi utensile prima della lavorazione, proteggendo gli utensili e riducendo i rischi per l’utensile, il materiale e l’officina.
  • Renishaw Productivity+™ permette di incorporare nelle macchine la misura in-process e il rilevamento della rottura degli utensili tramite le sonde Renishaw.
  • L’abilità di rifilatura della fibra di carbonio permette di rifilare meccanicamente centinaia di pezzi, risparmiando ore di tempo.

Nel 2012, Flying S ha trasferito il suo team di progettazione e produzione, composto da 15 persone, in un nuovo stabilimento dall’altra parte della strada. Una delle persone che hanno contribuito a questo trasferimento è Peter Bowman, laureato nel programma di produzione della vicina Vincennes University e nel programma di apprendistato presso lo stabilimento Haas Automation in California. Bowman ha portato con sé una familiarità con un’ampia gamma di apparecchiature CNC Haas, un legame con Vincennes e la conoscenza di Mastercam, che viene utilizzato ampiamente sia alla VU che alla Flying S.

Nell’estate del 2016 è stata completata l’espansione di un nuovo edificio per dare al team più spazio per svilupparsi e crescere: in soli cinque anni è cresciuto di oltre il 300%, arrivando a contare circa 50 persone.

Bowman è a capo di un team di programmatori/macchinisti che scrivono programmi e fanno funzionare le attrezzature, quindi conoscono bene il modo in cui i cambiamenti nelle strategie di programmazione influiscono sui risultati di produzione. Le strategie di successo vengono standardizzate e condivise con gli altri programmatori attraverso il database di produzione dell’officina, che contiene migliaia di programmi.

Il team dell’officina dedica molto tempo alla programmazione e al taglio di stampi utilizzati per la realizzazione di strutture composite in fibra di carbonio per i veicoli aerei senza pilota (UAV) di clienti commerciali e militari. Queste forme libere possono essere intricate, con fino a tre o quattro milioni di linee di codice, e possono funzionare senza sorveglianza sulle loro attrezzature CNC per una settimana alla volta. Spesso il team ha il compito di produrre uno di questi stampi ogni due giorni, il che richiede capacità di programmazione efficienti e strategie di produzione che ottimizzino la rimozione del materiale dalla macchina.

L’ottimizzazione inizia con un modello solido. La funzione Model Prep del software consente ai programmatori di manipolare direttamente i solidi, senza dover tornare al team di progettazione. “In questo modo si eliminano le attese, le duplicazioni e si fa avanzare il lavoro”, ha dichiarato Bowman.

Il team di Flying S si affida molto ai percorsi utensile che incorporano la tecnologia Dynamic Motion, che mantiene costantemente le raccomandazioni di carico truciolo del fornitore dell’utensile per garantire tassi di rimozione ottimali e sicuri. Bowman ha osservato che questi percorsi utensile sono facili da programmare e si collegano l’uno all’altro con transizioni fluide, riducendo al minimo il lavoro manuale dopo la lavorazione. I percorsi utensile sono così stabili che possono essere utilizzati con fiducia per giorni e giorni in operazioni non presidiate. Ha anche ringraziato il suo rivenditore Mastercam ShopWare, Inc. per l’attenta modifica dei post per garantire che le uscite verso ciascuna delle macchine a 5 assi siano perfettamente allineate con l’intento dei programmi.

Bowman ha aggiunto: “Ogni volta che ci occupiamo di uno stampo di grandi dimensioni, ad esempio, utilizziamo sempre gli stessi utensili per la sgrossatura e gli stessi avanzamenti e velocità. Anche se potremmo avere fino a 12 persone diverse in grado di programmare quel particolare pezzo, utilizziamo sempre lo stesso processo. Utilizziamo molto le librerie di utensili di Mastercam. Sono state un’ottima attenuazione dei rischi”.

Bowman ha poi aggiunto: “Molte volte lavoriamo senza sorveglianza, anche su pezzi che non abbiamo mai lavorato prima. Ci sentiamo così sicuri di Mastercam da premere ‘cycle start’ e lasciare che il lavoro vada avanti”. Più di un terzo dei programmi scritti incorpora il gaging in-process e il rilevamento della rottura degli utensili e lavora in tandem con le sonde Renishaw delle macchine. Bowman ha dichiarato: “È un altro modo in cui i nostri ragazzi possono fare di più con macchine completamente non presidiate”.

Ha dichiarato che la maggior parte dei pezzi in fibra di carbonio prodotti per l’industria aerospaziale e delle corse vengono rifilati manualmente. Bowman ha osservato: “Mi sono quasi messo a ridere quando il nostro rivenditore CAD/CAM ci ha detto che potevamo creare programmi di rifilatura dei bordi multiasse con pochi clic su Mastercam. Gli ho detto che dovevamo averlo e gli ho dato subito la mia carta di credito. Oggi possiamo lavorare un componente di volo UAV complesso in fibra di carbonio e farlo combaciare perfettamente con un pezzo realizzato diversi anni fa. Non è raro che tagliamo centinaia di pezzi al giorno utilizzando sia il CNC a 3 e 5 assi che Mastercam”.

Preventivo del cliente

“Molte volte lavoriamo senza sorveglianza, anche su pezzi che non abbiamo mai lavorato prima. Ci sentiamo così sicuri di Mastercam da premere ‘cycle start’ e lasciare che il lavoro venga eseguito”.

– Peter Bowman, Ingegnere di produzione, Flying S, Inc., Crawford County, Illinois

Preventivo rivenditore

“Mi sono quasi messo a ridere quando il nostro rivenditore CAD/CAM ci ha detto che potevamo creare programmi di rifilatura dei bordi multiasse con pochi clic su Mastercam. Gli ho detto che dovevamo averlo e gli ho dato subito la mia carta di credito. Oggi possiamo lavorare un componente di volo UAV complesso in fibra di carbonio e farlo combaciare perfettamente con un pezzo realizzato diversi anni fa”.

-Peter Bowman, ingegnere di produzione, Flying S, Inc., Crawford County, Illinois