Energibesparelse ved vakuumgenerering til fastspænding af aluminiumsplader

Produktion af højpræcisionskomponenter til fly fremstillet af letmetal er et af A&T Groups aktivitetsområder. Virksomheden bearbejder aluminiumsplader, der er mellem 0,3 til 8 millimeter tykke og op til 7 meter lange.

Når metalpladerne fræses på to 5-aksede fræsemaskiner, anvendes der vakuumsugekopper til at holde de bøjede plader fast på forarbejdningsbordene. Et vakuumsystem fra Busch Vacuum Solutions med tre R5 lamelvakuumpumper genererer vakuummet til begge fræsemaskiner.

Grundet vakuumsystemets konstruktion og trykafhængige styring er den ekstremt energieffektiv og sikrer en pålidelig fastholdelse af aluminiumspladerne under konturfræsningen.

Om A&T Group

A&T Group blev grundlagt i 2007 og tilbyder forskellige produkter og serviceydelser i samarbejde med deres netværk af virksomheder. Udover flykomponenter fremstillet af letmetal producerer A&T dekorative profiler i forskellige geometrier til flyenes interiør i serieproduktioner. A&T producerer også specialfremstillede glasfiber- og kulstofemner til produktion af vindmøllevinger. Virksomheden er også aktiv i logistiksektoren på flere lokationer i Tyskland.

A&T Manufacturing på virksomhedens hovedkvarter i Nordenham er specialiseret i fremstilling af aluminium til flykonstruktion og producerer komplekse, strukturelle komponenter til den civile luftfartsindustri med de højeste standarder for præcision og kvalitet.

Sammenspænding af aluminiumsplader

Der anvendes aluminiumsplader og aluminium- eller titaniumlegeringer. Flade metalplader overfladefræses på forarbejdningsborde ved brug af 3-aksede fræsemaskiner. Hver af maskinerne kan fræse plader, der er op til 2,8 meter brede og 10 meter lange. Der anvendes vakuum til at fastholde pladerne. De holdes urokkeligt fast ved hjælp af vakuumsug gennem åbninger i forarbejdningsbordene. Vakuummet genereres af to MINK klovakuumpumper fra Busch. Disse tørtløbende vakuumpumper (væskefri drift) er tryk- og frekvensstyrede.

Det er f.eks. mere teknisk komplekst at fræse konturer i metalplader, som allerede er blevet valset eller strakt i form for at matche radiussen på et flys skrog. Da de ikke kan lægges fuldstændigt fladt på forarbejdningsbordet, anvendes højdejusterbare sugekopper. De påsættes nøjagtigt på den specificerede position på forarbejdningsbordet og højdejusteres efter den formede del af metalpladen.

Vores løsning

Busch's vakuumsystems rolle (fig. 2) er at bevare det indstillede vakuumniveau helt nøjagtigt. Dette vakuumniveau er programmeret på en sådan måde, at det på den ene side er tilstrækkeligt højt til at holde metalpladerne sikkert på plads under fræsningen og på den anden side ikke er for højt, så metalpladerne bøjer eller bøjes skæve.

Begge fræsemaskiner var før udstyret med en forældet lamelvakuumpumpe, som kørte uafbrudt i hele driftstiden. De to 7,5 kilowatt motorer brugte omkring 85.000 kilowatt-timer pr. år i treholdsdrift på en 5 dages uge.

Dette var grund nok til, at produktionsleder Leenert Folkens ønskede en mere energieffektiv vakuumforsyning. Takket være de gode erfaringer med vakuumpumper fra Busch på fræsemaskinerne konsulterede han en vakuumekspert fra Busch. Valget faldt på et vakuumsystem med tre R5 lamelvakuumpumper.

Opstrøms for dette system er en bufferbeholder med en kapacitet på 1.000 liter. Det betyder, at begge fræsemaskiner forsynes med vakuum afhængigt af trykket. Kontrolpanelet er designet således, at det indstillede vamuumniveau holdes permanent i bufferbeholderen.

Når systemet startes, er det kun den første vakuumpumpe, som starter. Hvis denne vakuumpumpe ikke når vakuumniveauet efter 60 sekunder, starter den anden vakuumpumpe. Hvis vakuumniveauet stadig ikke er nået efter endnu 60 sekunder, starter den tredje vakuumpumpe automatisk.

Kontrolpanelenheden arbejder således, at vakuumpumpernes rækkefølge skifter hver anden dag. Dette sikrer, at alle tre vakuumpumper har de samme driftstider. Dette er vigtigt, siger Leenert Folkens, fordi der normalt kun er en vakuumpumpe i drift, da dens ydeevne er tilstrækkelig til begge fræsemaskiner. To eller endda alle tre vakuumpumper bruges kun, hvis begge fræsemaskiner tilfældigvis startes samtidig efter en omstilling.

Det er derfor muligt ved brug af kontrolpanelet at tilpasse vakuumsystemets ydeevne til den aktuelle efterspørgsel. Hver af de tre vakuumpumper har en pumpehastighed på 300 kubikmeter pr. time. Den maksimale pumpehastighed er derfor 900 kubikmeter pr. time.

Til daglig kører en af de tre R5 lamelvakuumpumper hvert 5,5 minut i ca. 30 sekunder. Dette er normalt tilstrækkeligt til at opretholde det ønskede vakuumniveau i vakuumbeholderen eller til at sikre tilstrækkeligt vakuum i vakuumsugekopperne på begge fræsemaskiner. Dette giver hver vakuumpumpe en kørselstid på ca. fem minutter pr. time. Hvis der tages højde for opstartsdriften og den tilknyttede, længere kørselstid (i stedet for fem minutter antages der en gennemsnitlig kørselstid på 10 minutter pr. time) fører dette til et årligt strømforbrug på ca. 7.100 kilowatt-timer. Sammenlignet med det tidligere strømforbrug på 85.000 kilowatt-timer udgør dette en årlig besparelse på 77.900 kilowatt-timer eller mere end 90 procent.

Fordele for A&T Group

Ved at vælge et centraliseret vakuumsystem har Leenert Folkens fuldstændig opnået sit mål om at spare energi. Han har nu også en overskydende vakuumtilførsel, som sikrer, at spændeenheden på fræsemaskinerne ikke påvirkes negativt, hvis vakuumpumpen svigter. Vedligeholdelse af vakuumpumperne kan nu også udføres på fræsemaskinerne uden at standse produktionen. I tilgift til den massive energibesparelse har han således fundet en ekstremt pålidelig løsning fra et driftsmæssigt synspunkt.