Zwiększanie konkurencyjności przemysłu lotniczego dzięki CAD/CAM

Założona w 2001 roku przez małżeństwo Davida i Penny Shaw firma Flying S, Inc. znajduje się tuż obok farmy, która należała do rodziny Shaw od 1700 roku. Po zdobyciu cennego doświadczenia zawodowego w firmach Cessna, Scaled Composites i Adam Aircraft, Shawowie wrócili do domu w hrabstwie Crawford w stanie Illinois w 2001 roku, aby założyć własną firmę konsultingową Flying S, Inc. zajmującą się inżynierią lotniczą i kosmiczną. Nie minęło wiele czasu, zanim David Shaw doszedł do wniosku, że potrzebuje możliwości wytwarzania własnych projektów, aby zachować ściślejszą kontrolę nad jakością i czasem realizacji. Dzięki takiemu podejściu firma Flying S była w stanie zapewnić sobie stały napływ nowych projektów, w tym niektórych z NASA.

Szybkie fakty:

Używane produkty: Frezarka, Frezarka 3D, Tokarka, Wieloosiowe, Projektowanie, Sztuka, Dynamiczny ruch

Przemysł: Warsztat pracy, Przemysł lotniczy i obronny

Szczegóły projektu:

• Wyzwanie: Wytwarzanie szerokiej gamy produktów, w tym kompozytowych skrzydeł samolotów z włókna węglowego, skomplikowanych form i obrabianych części z aluminium i stopów lotniczych, w nienadzorowanym środowisku.
• Rozwiązanie: Mastercam, wiodące w branży oprogramowanie CNC do operacji CAD/CAM.
• Korzyści:
  • Ścieżki narzędzia 5-osiowego frezowania dynamicznego dla złożonych geometrii i obróbki zgrubnej: ścieżki narzędzia działają szybko i minimalizują pracę ręczną po obróbce.
  • Funkcja Verify umożliwia programistom przeglądanie ścieżek narzędzia przed obróbką, chroniąc narzędzia i ograniczając ryzyko dla narzędzia, materiału i warsztatu.
  • System Productivity+™ umożliwia włączenie do obrabiarek pomiarów w trakcie procesu oraz wykrywanie uszkodzeń narzędzi za pomocą sond Renishaw.
  • Możliwość przycinania włókna węglowego pozwala na mechaniczne przycinanie setek części, oszczędzając godziny czasu.

W 2012 roku firma Flying S przeniosła swój 15-osobowy zespół projektowy i produkcyjny do nowego obiektu po drugiej stronie ulicy. Jedną z osób, które dokonały tej przeprowadzki był Peter Bowman, absolwent programu produkcyjnego na pobliskim Uniwersytecie Vincennes oraz programu praktyk magisterskich w fabryce Haas Automation w Kalifornii. Bowman wniósł ze sobą znajomość szerokiej gamy sprzętu CNC firmy Haas, powiązanie z Vincennes oraz biegłość w obsłudze programu Mastercam, który jest szeroko wykorzystywany zarówno w VU, jak i Flying S.

Latem 2016 r. ukończono rozbudowę budynku, aby zapewnić zespołowi więcej miejsca na rozwój i wzrost – w ciągu zaledwie pięciu lat zespół rozrósł się o ponad 300 procent do około 50 osób.

Bowman kieruje zespołem programistów/maszynistów, którzy piszą programy i obsługują sprzęt, dzięki czemu doskonale wiedzą, jak zmiany w strategiach programowania wpływają na wyniki produkcji. Skuteczne strategie są standaryzowane i udostępniane innym programistom za pośrednictwem bazy danych produkcji, która zawiera tysiące programów.

Zespół warsztatu spędza dużo czasu na programowaniu i wycinaniu form wykorzystywanych do tworzenia kompozytowych struktur płatowca bezzałogowego statku powietrznego (UAV) z włókna węglowego dla klientów komercyjnych i wojskowych. Te dowolne kształty mogą być skomplikowane, z nawet trzema do czterech milionów linii kodu, i mogą działać bez nadzoru na sprzęcie CNC nawet przez tydzień. Często zespół ma za zadanie produkować jedną z tych form co drugi dzień, co wymaga wydajnych możliwości programowania, wraz ze strategiami produkcyjnymi, które optymalizują usuwanie materiału na maszynie.

Optymalizacja rozpoczyna się od modelu bryłowego. Funkcja Model Prep oprogramowania umożliwia programistom bezpośrednie manipulowanie bryłami, bez konieczności powrotu do zespołu projektowego. “Eliminuje to konieczność czekania, powielania wysiłków i sprawia, że praca posuwa się naprzód” – powiedział Bowman.

Zespół Flying S w dużej mierze polega na ścieżkach narzędzia wykorzystujących technologię Dynamic Motion, która stale utrzymuje zalecenia dostawcy narzędzia dotyczące obciążenia wiórami w celu zapewnienia bezpiecznych, optymalnych szybkości usuwania wiórów. Bowman zauważył, że te ścieżki narzędzia są łatwe do zaprogramowania i łączą się ze sobą z płynnymi przejściami, minimalizując pracę ręczną po obróbce. Ścieżki narzędzia są tak stabilne, że mogą być używane przez wiele dni bez nadzoru. Podziękował również swojemu sprzedawcy Mastercam, ShopWare, Inc. za staranną edycję postów, aby zapewnić, że wyjścia do każdej z 5-osiowych maszyn są precyzyjnie dopasowane do intencji programów.

Bowman powiedział: “Za każdym razem, gdy na przykład wykonujemy dużą formę, zawsze używamy tych samych narzędzi do obróbki zgrubnej i zawsze używamy tych samych posuwów i prędkości. Pomimo faktu, że możemy mieć do 12 różnych ludzi, którzy byliby w stanie zaprogramować tę konkretną część, zawsze używamy tego samego procesu. Bardzo intensywnie korzystamy z bibliotek narzędzi Mastercam. Są one świetnym narzędziem ograniczającym ryzyko”.

Bowman dodał: “Często zdarza się, że pracujemy bez nadzoru, nawet nad częściami, których nigdy wcześniej nie obrabialiśmy. Czujemy się tak pewnie w Mastercam, że możemy nacisnąć “start cyklu” i pozwolić na wykonanie zadania”. Ponad jedna trzecia napisanych programów obejmuje pomiar w trakcie procesu i wykrywanie uszkodzeń narzędzi oraz współpracuje z sondami Renishaw na maszynach. Bowman powiedział: “To kolejny sposób, w jaki nasi pracownicy mogą zrobić więcej z całkowicie bezobsługowymi maszynami”.

Wskazał, że większość części z włókna węglowego produkowanych dla przemysłu lotniczego i wyścigowego jest przycinana ręcznie. Bowman zauważył: “Prawie się roześmiałem, gdy nasz sprzedawca CAD/CAM powiedział nam, że możemy tworzyć wieloosiowe programy do przycinania krawędzi za pomocą kilku kliknięć przycisków w Mastercam. Powiedziałem mu, że musimy to mieć i od razu dałem mu swoją kartę kredytową. Dziś możemy obrabiać skomplikowane elementy lotnicze UAV z włókna węglowego i mieć je idealnie dopasowane do części, którą wykonaliśmy kilka lat temu. Nierzadko przycinamy setki części dziennie przy użyciu 3- i 5-osiowego CNC oraz Mastercam”.

Cytat klienta

“Często pracujemy bez nadzoru, nawet nad częściami, których nigdy wcześniej nie obrabialiśmy. Czujemy się tak pewnie w Mastercam, że możemy nacisnąć “cycle start” i pozwolić pracy ruszyć”.

– Peter Bowman, inżynier produkcji, Flying S, Inc., hrabstwo Crawford, Illinois

Oferta dla odsprzedawców

“Prawie się roześmiałem, gdy nasz sprzedawca CAD/CAM powiedział nam, że możemy tworzyć wieloosiowe programy do przycinania krawędzi za pomocą kilku kliknięć przycisków w Mastercam. Powiedziałem mu, że musimy to mieć i od razu dałem mu swoją kartę kredytową. Dziś możemy obrabiać skomplikowane elementy lotnicze UAV z włókna węglowego i mieć je idealnie dopasowane do części, którą wykonaliśmy kilka lat temu”.

-Peter Bowman, inżynier produkcji, Flying S, Inc., hrabstwo Crawford, Illinois