Úspora energie při výrobě vakua pro upínání hliníkových desek

Jednou z oblastí působnosti skupiny A&T je výroba vysoce přesných leteckých komponent z lehkého kovu. Společnost zpracovává hliníkové desky o tloušťce od 0,3 do 8 milimetrů a délce až sedmi metrů.

Při frézování kovových desek na dvou 5osových frézovacích strojích jsou používány vakuové sací přísavky pro přidržování předem ohnutých desek na obráběcích stolech. Vakuový systém od Busch Vacuum Solutions se třemi R5 rotačními lamelovými vývěvami generuje vakuum pro oba frézovací stroje.

Díky konstrukci a tlakovému ovládání funguje vakuový systém extrémně energeticky úsporným způsobem a zajišťuje spolehlivé přidržování hliníkových desek během frézování obrysů.

O A&T Group

A&T Group byla založena v roce 2007 a nabízí různé produkty a služby v síti svých vlastních společností. Kromě leteckých komponent vyrobených z lehkého kovu vyrábí A&T dekorativní profily v různých geometriích pro interiéry letadel v sériové výrobě. A&T vyrábí také skleněné vlákno na zakázku a karbonové polotovary pro výrobu lopatek pro rotory větrných turbín. Společnost působí také v logistice na několika místech v Německu.

A&T Manufacturing v ústředí společnosti v Nordenham se specializuje na zpracovávání hliníku pro výrobu letadel a komplexních strukturních komponent pro civilní letecký průmysl s maximální přesností a standardy kvality.

Upínání hliníkových desek

Používají se hliníkové desky, hliníkové slitiny nebo titan. Ploché kovové desky mají povrchové frézování vytvořené na obráběcích stolech za použití 3osových frézovacích strojů. Každý stroj dokáže frézovat desky o šířce až 2,8 metru a délce 10 metrů. Pro přidržování desek je využíváno vakuum. Desky jsou drženy bezpečně a nehybně působením sání skrz otvory na obráběcích stolech. Vakuum je generováno dvěma zubovými vývěvami MINK Busch. Tyto suchoběžné (provoz bez kapalin) vývěvy mají ovládání tlaku a rychlosti.

Například frézování obrysů kovových desek, které již byly vyválcovány nebo vytvarovány tažením, aby vyhovovaly poloměru trupu letadla, je z technického hlediska složitější. Jelikož je nelze položit na obráběcí stůl dokonale naplocho, jsou používány výškově nastavitelné vakuové přísavky. K obráběcímu stolu jsou připevněny přesně ve specifikované poloze a mají nastavenou výšku vhodnou pro díl z kovové desky.

Naše řešení

Rolí vakuového systému (obr. 2) je udržovat přesně předem nastavenou úroveň vakua. Úroveň vakua je naprogramovaná tak, aby byla na jednu stranu dostatečně vysoká pro bezpečné přidržování kovových desek během frézování a na druhou stranu ne příliš vysoká, aby se kovové desky mohly zvlnit nebo ohnout.

Oba frézovací stroje byly dříve vybaveny zastaralou rotační lamelovou vývěvou, která byla v nepřetržitém provozu po celou provozní dobu. Ve třísměnném a pětidenním provozu v týdnu spotřebovávaly dva 7,5 kilowattové motory přibližně 85 000 kilowatthodin ročně.

To bylo dostatečným důvodem pro to, aby se manažer výroby Leenert Folkens snažil o zajištění energeticky účinnější dodávky vakua. Díky skvělým zkušenostem s vývěvami Busch na jiných frézovacích strojích se obrátil na odborníka na vakuum, firmu Busch. Rozhodl se pro vakuový systém se třemi rotačními lamelovými vývěvami R5.

Odvodní součást tohoto systému představuje vyrovnávací nádrž o objemu 1 000 litrů. To znamená, že do obou frézovacích strojů je přiváděno vakuum v závislosti na tlaku. Řídicí jednotka je zkonstruována tak, aby byla ve vyrovnávací nádrži nepřetržitě udržována předem nastavená úroveň vakua.

Při spuštění systému se zapne pouze první vývěva. Pokud tato vývěva nedosáhne úrovně vakua po 60 sekundách, zapne se druhá vývěva. Pokud není úrovně vakua dosaženo ani po druhých 60 sekundách, zapne se automaticky třetí vývěva.

Řídicí jednotka funguje tak, aby se každé dva dny měnilo pořadí vývěv. To zajišťuje, že všechny tři vývěvy mají stejné provozní doby. Podle Leenert Folkens, je to důležité protože se v provozu nachází obvykle jen jedna vývěva, jelikož její výkon je dostatečný pro oba frézovací stroje. Ke spuštění dvou, nebo dokonce všech tří vývěv dojde v případě, pokud by se náhodou spustily po změně současně oba frézovací stroje.

Proto je díky řídicí jednotce možnéupravit výkon vakuového systému podle skutečné potřeby. Každá ze tří vývěv má rychlost čerpání 300 metrů krychlových za hodinu. Proto je možná maximální rychlost čerpání 900 metrů krychlových za hodinu.

V každodenní praxi běží každá ze tří rotačních lamelových vývěv R5 přibližně 30 sekund každých 5,5 minuty. To obvykle postačuje pro udržení požadované úrovně vakua ve vakuové nádobě nebo k zajištění dostatečného vakua na vakuových přísavkách na obou frézovacích strojích. Díky tomu je dosaženo provozní doby přibližně pět minut za hodinu u každé vývěvy. Při zohlednění počátečního uvedení do provozu a s tím spojené delší provozní doby (namísto pěti minut se počítá s průměrnou provozní dobou 10 minut za hodinu), činí roční spotřeba energie přibližně 7 100 kilowatthodin. Ve srovnání s předchozí spotřebou elektrické energie 85 000 kilowatthodin to představuje roční úsporu energie 77 900 kilowatthodin nebo více než 90 procent.

Výhody pro A&T Group

Tím, že se Leenert Folkens rozhodl pro centrální vakuový systém, dokonale splnil cíl úspory energie. Takže nyní má také nadbytečnou dodávku vakua, která zajišťuje, že upínací zařízení na frézovacích strojích se vzájemně nebudou negativně ovlivňovat, pokud by některá z vývěv vypověděla své služby. Údržbu vývěv lze proto nyní provádět na frézovacích strojích bez přerušení výroby. Kromě nesmírných úspor energie tímto nalezl také extrémně provozně spolehlivé řešení.