Starrag sviluppa sistemi di produzione flessibile per la lavorazione individuale di serie di pale di turbina
Un sistema di produzione flessibile all'avanguardia di Starrag esegue la finitura di pale di turbina in titanio forgiate di precisione. Il produttore svizzero di macchine e impianti ha applicato la competenza acquisita in molti anni di esperienza nella progettazione e nei dettagli chiave per produrre in modo affidabile fino a 40.000 pale all'anno. Ad esempio, per ogni pala viene generato un programma di fresatura individuale a causa delle piccole differenze tra i componenti derivanti dal processo.
Starrag, che ha sede a Rorschacherberg, da oltre 20 anni si occupa di progetti "chiavi in mano" per la produzione di pale di turbine e componenti strutturali. In questo periodo sono stati creati circa 60 sistemi automatizzati multimacchina, che hanno fornito una grande esperienza tecnologica. Un gran numero di clienti beneficia attualmente di questo patrimonio di esperienza, in quanto vi è una chiara tendenza verso i sistemi di produzione flessibile (FMS) in tutto il mondo. Il responsabile vendite Rainer Hungerbühler spiega: "Mentre in passato avevamo al massimo due progetti di questo tipo in corso in qualsiasi momento, attualmente abbiamo quattro progetti che saranno consegnati in Asia e in America. L'industria aerospaziale ed energetica sta sfruttando sempre più i vantaggi offerti da questo tipo di produzione in serie automatizzata, sia in termini di qualità che di efficienza, nella produzione di componenti chiave come le pale di turbina."
La finitura delle pale dei compressori per l'utilizzo nei motori degli aerei è un progetto particolarmente impressionante. I semilavorati in titanio per la lavorazione sono forgiati con precisione. Sebbene la precisione delle due superfici della pala (lato aspirazione e lato pressione) non richieda alcuna post-lavorazione, i bordi necessitano comunque di un raggio specifico. Anche le transizioni a ogni pala della turbina devono avvenire senza offset o segni di fresatura evidenti.
La forgiatura — anche quando viene eseguita con questo alto livello di precisione — è un processo in cui si verificano variazioni tra i componenti. Mentre minime deviazioni all'interno della superficie della pala hanno un effetto trascurabile sull'applicazione finale, le differenze di contorno pongono notevoli sfide per quanto riguarda la fresatura dei bordi e delle transizioni.
Produzione adattativa di pale di turbina
Design ridondante per un'elevata disponibilità
L'affidabilità del sistema è stata una considerazione fondamentale durante la fase di progettazione. D'altra parte, nella configurazione finale, verranno prodotte fino a 40.000 pale di turbina all'anno. I progettisti hanno quindi scelto una configurazione completamente ridondante. Il sistema FMS è costituito da due linee identiche, ognuna delle quali comprende due stazioni di carico, due centri di lavoro LX 051 con dispositivo di scansionamento, un sistema di lavaggio, un ago di marcatura e una cella di misura. Un robot a sei assi trasporta i componenti e, se necessario, alimenta le macchine della seconda linea.
L'intero sistema è controllato da un'unità di controllo cella con sistema PPC che consente di accedere anche a diverse strategie di emergenza. Ciò assicura che il sistema possa funzionare ininterrottamente per sei giorni alla settimana su tre turni. Günter Leitold aggiunge: "Anche la manutenzione può essere effettuata durante il funzionamento, fermando le singole parti di una cella e utilizzando i sistemi ridondanti. L'unità in questione viene rimossa dal sistema di controllo cella con un semplice clic ed è quindi disponibile per interventi di manutenzione o prova."
Automazione completa:
Doppia fresatura, sbavatura, lavaggio, marcatura e controllo
Il sistema prevede un totale di quattro punti di setup. Ogni punto è dotato di un PC di controllo che comunica con il sistema di controllo della cella. Alla consegna, i semilavorati sono già contrassegnati da un codice 2D univoco. Questo codice viene registrato dal dispositivo di lettura durante il setup e poi trasmesso al sistema di controllo della cella. Il responsabile vendite Rainer Hungerbühler sottolinea la versatilità del sistema FMS: "Il sistema è concepito per lavorare sette diversi tipi di pale di turbina. La sequenza di produzione delle pale viene specificata dal sistema di controllo della cella in base a una serie di priorità."
La procedura di base è la stessa per tutte le pale. Ogni pala viene lavorata in due posizioni di bloccaggio e ciò significa che sono necessari due diversi staffaggi. Nel primo dispositivo, il semilavorato viene bloccato secondo un principio sviluppato da Starrag. I bordi e le aree di transizione, su entrambi i lati, rimangono accessibili per la lavorazione.
Il secondo dispositivo prevede un sistema di bloccaggio che consente di fresare la base e la testa della pala. La necessaria sbavatura avviene dopo il processo di fresatura. Durante il secondo processo di fresatura, la marcatura originale viene rimossa e, con un ago di marcatura, ogni pala viene contrassegnata con un nuovo codice 2D.
Un altro dispositivo è necessario per il processo finale di misura ottica, durante il quale vengono controllate oltre 50 caratteristiche di ogni singola pala.
Per garantire la massima efficienza dell'operazione di setup, durante il funzionamento tutti e tre i dispositivi per un certo tipo di pala sono disponibili nel punto di setup. Completata la lavorazione, l'operatore rimuove la pala dal dispositivo di misura, cambia le altre due e sistema un nuovo semilavorato nel dispositivo.
