Skip to main content

Robotized Orbital Drilling Equipment and Optimized residual stresses

Article Category

Article available in the folowing languages:

Zaawansowana technologia wiercenia optymalizuje operacje produkcji i montażu samolotów

Przemysł lotniczy potrzebuje lepszej metody wiercenia otworów w połączonych materiałach, na przykład kompozytach, arkuszach aluminium i tytanie, która pozwoli uniknąć deformacji oraz delaminacji. W ramach jednej z inicjatyw finansowanych przez UE powstały rozwiązania technologiczne, które pozwalają na rozwiązanie tego problemu.

Transport i mobilność
Technologie przemysłowe

Wiercenie orbitalne, czyli proces frezowania otworów za pomocą specjalnego narzędzia, spełnia oczekiwania sektora lotniczego, pozwala bowiem na wiercenie pojedynczych otworów w ramach jednego cyklu roboczego w połączonych materiałach metalicznych i niemetalicznych. „Istniejące rozwiązania nie są jednak wystarczająco kompaktowe ani precyzyjne, by była możliwa automatyzacja wiercenia serii otworów o małej średnicy”, wyjaśnia Jacques Prono, koordynator finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu RODEO. „Co więcej, stan metalurgiczny aluminium wokół otworów musi być kontrolowany, aby zagwarantować wytrzymałość zmęczeniową całego podzespołu”. Zespół projektu RODEO opracował nowy proces operacyjny, który umożliwia lekkie wiercenie orbitalne przy pomocy robotów, a także stosowne narzędzia do obróbki materiałów i wytyczne dotyczące warunków pracy. Opracowane rozwiązania pozwalają na precyzyjne wiercenie rozmieszczonych w niewielkich odległościach otworów o niewielkiej średnicy w aluminium, przy jednoczesnej kontroli naprężeń szczątkowych.

Zintegrowany, lekki i kompaktowy zrobotyzowany system wiercenia orbitalnego

W ramach projektu skupieni wokół inicjatywy partnerzy przeprowadzili dogłębne badania nad zachowaniem stopów aluminium. Przeprowadzone analizy pozwoliły na stwierdzenie wysokiej jakości otworów uzyskanych metodą wiercenia orbitalnego, a także zwiększenia wytrzymałości zmęczeniowej stopów aluminium podczas wiercenia w zaproponowanych warunkach. „Uzyskane wyniki są wyjątkowo obiecujące, dlatego kontynuujemy badania nad tym obszarem”, dodaje Prono. W ramach projektu powstało również innowacyjne narzędzie do wiercenia i nagniatania, które pozwala na ograniczenie poziomu naprężeń szczątkowych w ściance otworu i zmianę zachowania materiału w przypadku jego zmęczenia. Przeprowadzone badania wykazały znaczny wzrost poziomu naprężeń szczątkowych w ściance otworu w porównaniu do konwencjonalnej metody wiercenia orbitalnego, w szczególności w przypadku otworów o mniejszej średnicy. Nowe narzędzie zostało objęte zgłoszeniem patentowym. Zespół badaczy zaprojektował, opracował i przetestował kompaktową i lekką głowicę do wiercenia orbitalnego, która może zostać zintegrowana z robotem przemysłowym. Dzięki doskonałym osiągom i niewielkiej wadze, głowica może zostać zainstalowana na ramieniu robotycznym. Aby określić i zoptymalizować sztywność i odporność na drgania, zespół projektu RODEO zajął się analizą dostosowania głowicy do różnych ramion. Jedno z przetestowanych rozwiązań okazało się odpowiednie do takiego zastosowania. Opracowana w ramach projektu głowica trafiła już na rynek. Trwają także prace nad wariantami urządzenia przeznaczonymi do montażu na urządzeniach do obróbki skrawaniem, które wkrótce zostaną skomercjalizowane.

Lepsza i wydajniejsza technologia wiercenia orbitalnego dla sektora lotniczego

Europejskie firmy produkujące elementy i podzespoły na potrzeby sektora lotniczego mogą teraz zautomatyzować proces wiercenia wielu otworów o niewielkich średnicach, wymaganych do montażu konstrukcji lotniczych, w szczególności otworów pod nity. Precyzja wykonania otworu oznacza całkowity brak odkształceń i zadziorów – nie występują uniesione krawędzie ani nie pozostają w nich niewielkie fragmenty materiału. „Opracowany przez nasz zespół proces umożliwia robotyzację wiercenia oraz montażu konstrukcji i elementów w ramach jednego cyklu, bez konieczności demontażu w celu czyszczenia lub kontroli jakości”, podsumowuje Prono. „To przełoży się na wyjątkowy wzrost wydajności procesów”.

Słowa kluczowe

RODEO, wiercenie, otwór, wiercenie orbitalne, aluminium, samolot, otwór o małej średnicy, robot

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania