Een klein verspaningsbedrijf in Noorwegen is het eerste ter wereld dat gedigitaliseerde gereedschappen gebruikt voor geavanceerd draaien. De technologie maakt het mogelijk schade te voorkomen aan complexe en dure onderdelen die worden gebruikt in de vliegtuig- en gasindustrie.

Digitale gereedschappen doen hun intrede in de verspanende sector - en het gebeurt allemaal in Trondheim, Noorwegen. Met hulp bij sensorontwikkeling van onderzoekers van SINTEF Digital en het bedrijf Tecnec Larsen, bewerkingsbedrijf Sandvik Coromant heeft gereedschappen ontwikkeld die zijn geïnstalleerd met sensoren die operators volledige controle geven over het draaiproces. Dit bespaart bedrijven tijd en geld, zorgen voor een hoog en constant kwaliteitsniveau, en voorkomen dat te veel onderdelen als schroot worden weggegooid.

Sensoren die in de tools zijn geïnstalleerd, zorgen ervoor dat bedrijven die componenten produceren voor sectoren zoals de vliegtuig- en gasindustrie belangrijke gegevens verkrijgen tijdens het proces, en dat de resultaten worden gedocumenteerd. Hierdoor is het mogelijk om de productie te optimaliseren en ongewenste incidenten te voorkomen.

"Daten, het project is een groot succes en zeer goed ontvangen, ", zegt SINTEF-onderzoeker Terje Mugaas. "Het is duidelijk dat er grote besparingen zullen worden behaald door een technologie toe te passen die schade tijdens deze processen voorkomt - een fenomeen dat momenteel niet ongebruikelijk is bij het produceren van zeer complexe en dure onderdelen, " hij zegt.

Onmogelijk om het eindresultaat te zien

Het bedrijf Sandvik Teeness in Ranheim, een dochteronderneming van Sandvik Coromant, was verantwoordelijk voor de ontwikkeling van de technologie. Het heeft zich gespecialiseerd in het draaien, frees- en boorgereedschap voor gebruik met metalen, met een focus op lange en slanke gereedschappen die de neiging hebben om tijdens dergelijke processen te gaan trillen. Dit maakt het moeilijk om de gladde oppervlakken te bewerken die essentieel zijn om aan strikte productie-eisen te voldoen.

De belangrijkste uitdaging is dat de operatie vaak diep in het binnenste van grote componenten plaatsvindt, waardoor het onmogelijk is om het eindresultaat te zien voordat het proces is voltooid - als er geen weg meer terug is. Het duurt niet lang voordat een onderdeel moet worden gesloopt.

"Vroeger, de operator moest vertrouwen op zijn of haar ervaring, en luisteren naar het proces om gebreken te ontdekken. Echter, nu machines steeds meer gesloten worden, deze aanpak is enigszins moeilijk geworden, ' zegt Mugaas.

Sensoren geven informatie over het hele proces

Dus nu, een aantal sensoren die in de tool zijn geïnstalleerd, zorgen ervoor dat informatie over het hele proces aan gebruikers wordt gecommuniceerd, hen te informeren over wat er gaande is, zelfs in de diepste gaten.

"We hebben sensoren zo ver naar voren geïnstalleerd, en zo dicht mogelijk bij het snijvlak, zodat we een optimale dataset kunnen verkrijgen, " zegt Tormod Jensen, die projectmanager is bij Sandvik Coromant. "We kunnen dit omdat we zowel de tools als de sensoren zelf maken, " hij zegt.

De sensoren zijn aangesloten op een zender die zich aan de achterkant van het gereedschap bevindt, die alle gegevens draadloos overbrengt naar een pc of tablet.

Toonaangevende innovatie

in 2018, de technologie werd erkend als het meest innovatieve product op de IMTS-expo in Chicago - een van de grootste machinale exposities ter wereld, opscheppen 2, 563 exposanten en 129, 000 bezoekers.

"We hebben een goede reden om trots te zijn op ons product:het winnen van de eerste prijs bij zoveel exposanten, allemaal strijden om het nieuwste te laten zien, ' zegt Mugaas.

De technologie is ontwikkeld als onderdeel van een BIA (user-driven) onderzoeksproject gefinancierd door de Onderzoeksraad van Noorwegen. Jensen zegt dat het succes van Sandvik Coromant volledig afhankelijk was van onderzoeksfinanciering.

"Toen onze onderzoekers aan het project begonnen te werken, was er bij Sandvik Teeness niemand die met elektronica of programmering bezig was. " zegt Mugaas. "Vandaag, de voormalige nagel- en klinknagelfabriek in Ranheim aan de rand van Trondheim loopt voorop in de zogenaamde Industrie 4.0-revolutie in de verspanende sector, " hij zegt.

"Bij SINTEF Digital, ons doel is om bij te dragen aan de digitalisering van de Noorse industrie, en dit is een goed voorbeeld van een project dat ons de mogelijkheid biedt om een ​​traditioneel mechanisch proces te digitaliseren, ", zegt Mugaas. "Dit is het eerste verspanende bedrijf ter wereld dat sensortechnologie in zijn gereedschappen installeert, " hij zegt.

De technologie verbetert het proces dat betrokken is bij het bewerken van diepe gaten op de volgende manieren:

• the sensors provide information about the shearing process by monitoring vibration levels and any bending experienced by these long and slender tools
• the sensors are sufficiently accurate to measure the very fine cuts made during the final phase of machining
• the result is more data, process optimisation, reductions in production time and documentation of the outcome.

Data displayed on a PC or tablet

Data from the sensors are displayed on an easy-to-read interface on a PC or tablet.

"The interface displays data sent directly from the tool to the user, " says Jensen. "The algorithms display vibration levels so that the user can be notified when these become too high. We can go in here to reset threshold levels and make adjustments. In this way we become familiar with the process, " hij zegt.

Bovendien, there is a column that transmits a warning when it detects unwanted vibrations, and another that indicates how much power is being used. This provides information about the load stresses on the tool.

"There are also warning signals, correction recommendations and auto-mechanisms that stop the machine if this becomes necessary, " says Mugaas.

Advanced components

Sandvik Coromant's tool is being used to make components for applications such as subsea installations, aircraft landing gear and car engines. It goes without saying that such industries operate with strict requirements regarding interior surfaces. Echter, by using sensors, operators are provided with the information they need to achieve the fastest possible guidance of a process in the right direction, and thus prevent unwanted machining defects.

"It is common for the same component to be made multiple times using the same tool. However, making the first example can be very time-consuming because of the small margins involved in working with difficult materials. Variations will also arise in connection with mass production, such as changes in materials that require machining adjustments. It is in these areas that the technology we are developing offers its greatest value, " says Dan Östling, who is an engineer at Sandvik Cormorant.

The technology means that the process is independent of the machine operator, and this makes information about the process even more valuable.

Self-regulating technology

The earliest versions of the technology are already on the market. Work is now ongoing to close the feedback loop. The aim is to be able to send information back to the machine to enable the technology to make necessary adjustments itself.

Many companies in the sector have embarked on digitalization processes, including Aarbakke in Bryne, which has launched a project designed to investigate how Sandvik Coromant's tools can improve their production process.

"This is an example of how the digitalization of tools once again provides opportunities for Coromant's clients, " says Mugaas.