Energie besparen bij het opwekken van vacuüm voor het vastklemmen van aluminiumbladen

De zeer nauwkeurige productie van lichtmetalen vliegtuigonderdelen is één van de activiteiten van A&T Group. Het bedrijf verwerkt aluminiumbladen van 0,3 tot 8 millimeter dik en tot zeven meter lang.

Bij het frezen van de metaalbladen op twee vijfassige freesmachines worden vacuümzuignappen gebruikt om de voorgevormde bladen op de bewerkingstafels te houden. Een vacuümsysteem van Busch Vacuum Solutions met drie R5 draaischuifvacuümpompen wekt het vacuüm op voor beide freesmachines.

Dankzij het ontwerp en de drukafhankelijke besturing van het vacuümsysteem werkt het systeem extreem energiezuinig en verzekert het betrouwbare vastzuiging van de aluminiumbladen tijdens het contourfrezen.

Over A&T Group

A&T Group werd opgericht in 2007 en biedt verscheidene producten en services binnen het netwerk van haar eigen bedrijven. Naast lichtmetalen luchtvaartuigcomponenten produceert A&T decoratieve profielen in verschillende vormen voor de serieproductie van luchtvaartuiginterieurs. A&T produceert ook op maat gemaakte glasvezel- en koolstofmaterialen voor de productie van rotorbladen voor windturbines. Het bedrijf is ook actief in de logistieksector op verschillende locaties in Duitsland.

A&T Manufacturing op het hoofdkantoor van het bedrijf in Nordenham specialiseert zich in de verwerking van aluminium voor de vliegtuigbouw en produceert complexe structuurcomponenten voor de civiele luchtvaartsector met de hoogste precisie- en kwaliteitsstandaarden.

Het vastklemmen van aluminiumbladen

Er worden bladen van aluminium, aluminiumlegeringen of titanium gebruikt. Het oppervlak van platte metaalbladen wordt op bewerkingstafels gefreesd door drieassige freesmachines. Elke machine kan bladen tot 2,8 meter breed en 10 meter lang frezen. Vacuüm wordt gebruikt om de bladen op hun plaats te houden. Ze worden stevig en onbeweeglijk vastgezogen door openingen in de bewerkingstafels. Het vacuüm wordt opgewekt door twee MINK klauwenvacuümpompen van Busch. Deze droge (bedrijfsvloeistoffenvrije) vacuümpompen zijn druk- en snelheidsgestuurd.

Het is technisch ingewikkelder om bijvoorbeeld contouren te frezen in metaalbladen die al gewalst of in vorm getrokken zijn zodat ze passen bij de radius van een vliegtuigromp. Aangezien ze niet perfect plat op de bewerkingstafel kunnen worden gelegd, worden er in hoogte afstelbare vacuümzuignappen gebruikt. Ze worden nauwkeurig op de opgegeven positie op de bewerkingstafel bevestigd en in hoogte afgestemd op het voorgevormde metalen onderdeel.

Onze oplossing

De rol van het Busch vacuümsysteem (afb. 2) is om nauwkeurig het vooraf ingestelde vacuümniveau te handhaven. Dit vacuümniveau is zodanig geprogrammeerd dat het enerzijds hoog genoeg is om de metaalbladen veilig op hun plaats te houden tijdens het frezen en anderzijds niet zo hoog is dat het de metaalbladen mogelijk vervormt of buigt.

Elk van de twee freesmachines was voorheen uitgerust met een verouderde draaischuifvacuümpomp, die constant in bedrijf was gedurende de hele bewerkingstijd. Tijdens een drieploegendienst en een vijfdaagse week verbruikten de twee motoren van 7,5 kilowatt ongeveer 85.000 kilowattuur per jaar.

Dit was reden genoeg voor productiemanager Leenert Folkens om te streven naar een energiezuinigere vacuümvoorziening. Dankzij de goede ervaringen met vacuümpompen van Busch in de andere freesmachines vroeg hij om advies bij een vacuümexpert van Busch. Er werd gekozen voor een vacuümsysteem met drie R5 draaischuifvacuümpompen.

Upstream van dit systeem bevindt zich een buffertank met een volume van 1.000 liter. Dit betekent dat beide freesmachines worden voorzien van vacuüm afhankelijk van de druk. De besturingseenheid is zodanig ontworpen, dat het vooraf ingestelde vacuümniveau constant wordt gehandhaafd in de buffertank.

Wanneer het systeem wordt gestart, start alleen de eerste vacuümpomp op. Als deze vacuümpomp na 60 seconden het vacuümniveau niet heeft bereikt, schakelt de tweede vacuümpomp in. Als het vacuümniveau na nogmaals 60 seconden nog niet is bereikt, wordt de derde vacuümpomp automatisch ingeschakeld.

De besturingseenheid werkt zodanig, dat de volgorde van de vacuümpompen elke twee dagen verandert. Dit garandeert dat alle drie de vacuümpompen hetzelfde aantal bedrijfsuren maken. Dit is belangrijk, vertelt Leenert Folkens, omdat er gewoonlijk maar één vacuümpomp in gebruik is, aangezien de prestatie van deze pomp genoeg is voor beide freesmachines. Twee, of zelfs alle drie de vacuümpompen, worden alleen gebruikt als beide freesmachines toevallig tegelijkertijd worden gestart na een overgang.

Met behulp van de besturingseenheid is het daarom mogelijk om de prestaties van het vacuümsysteem aan te passen aan de werkelijke vraag. Elk van de drie vacuümpompen heeft een pompsnelheid van 300 kubieke meter per uur. De maximale pompsnelheid is daarom 900 kubieke meter per uur.

In de dagelijkse praktijk is één van de drie R5 draaischuifvacuümpompen om de 5,5 minuut ongeveer 30 seconden in bedrijf. Dit is gewoonlijk genoeg om het gewenste vacuümniveau in het vacuümvat te handhaven of om voldoende vacuüm te garanderen in de vacuümzuignappen op beide freesmachines. Dit resulteert in een bedrijfstijd van ongeveer vijf minuten per uur voor elke vacuümpomp. Als de opstartduur en de bijbehorende langere bedrijfstijd worden meegerekend (in plaats van vijf minuten wordt een gemiddelde bedrijfstijd van tien minuten per uur aangenomen), resulteert dit in een jaarlijks energieverbruik van ongeveer 7.100 kilowattuur. Vergeleken met het eerdere elektriciteitsverbruik van 85.000 kilowattuur, betekent dit een jaarlijkse energiebesparing van 77.900 kilowattuur of meer dan 90 procent.

Voordelen voor A&T Group

Met de keuze voor een centraal vacuümsysteem heeft Leenert Folkens zijn doel om energie te besparen ideaal bereikt. Hij heeft nu ook een extra vacuümvoorziening, die garandeert dat de klemapparaten op de freesmachines niet negatief worden beïnvloed als een vacuümpomp onverwachts uitvalt. Onderhoud van de vacuümpompen kan nu ook worden uitgevoerd op de freesmachines zonder stopzetting van de productie. Naast de enorme energiebesparing heeft hij dus een extreem bedrijfsveilige oplossing gevonden.