MMC Magazine

Światowy przemysł lotniczy bezustannie zyskuje na znaczeniu w branży produkcyjnej i jest obecnie zdominowany przez Stany Zjednoczone i Europę. Ośrodek Badań nad Zaawansowaną Produkcją (AMRC) jest obecnie jednym z liderów rozwoju tego sektora przemysłu między innymi dzięki udziałowi Boeinga. Razem tworzą klaster nowoczesnych ośrodków badających zaawansowane technologie produkcyjne, wykożystywane w branży lotniczej. Przygotowując pierwszy numer czasopisma, zespół redakcyjny Mitsubishi Materials udał się do AMRC, aby lepiej zrozumieć związki pomiędzy naszą firmą, a korzyściami, jakie AMRC przynosi branży lotniczej.

Ośrodek AMRC z siedzibą w Rotherham w pobliżu Sheffield (Wielka Brytania) został założony w 2001 roku jako efekt współpracy pomiędzy Uniwersytetem Sheffield a firmą Boeing przy współudziale organizacji Yorkshire Forward oraz Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego. Klaster AMRC gromadzi specjalistów z zakresu obróbki skrawaniem, odlewnictwa, spawalnictwa, kompozytów, wytwarzania addytywnego i prowadzenia szkoleń. Obecnie współpracuje z ponad 80 partnerami branżowymi, w tym z firmą Boeing, Rolls Royce, BAE Systems, Airbus oraz oczywiście Mitsubishi Materials. Ośrodek działa jako miejce wsparcia branży lotniczej przez wiodących producentów, takich jak Mitsubishi, DMG Mori, Nikken, NCMT, Renishaw, Starrag i wielu innych. Wspomagają oni opracowywanie innowacji, które umożliwią producentom części lotniczych realizację ich zamierzeń. Zamierzenia beneficjentów ośrodka polegają głównie na szybszej i wydajniejszej produkcji podzespołów bez konieczności zakupu nowych maszyn i urządzeń.

W przełożeniu na liczby szacuje się, że do 2032 roku linie lotnicze będą potrzebować 29 000 nowych dużych samolotów pasażerskich, 24 000 odrzutowców biznesowych oraz 5800 statków powietrznych do obsługi połączeń regionalnych o łącznej wartości ponad 5 bilionów dolarów amerykańskich. Właśnie dlatego takie centra innowacji jak AMRC współpracują z przemysłem i napędzają postęp technologiczny umożliwiający światowemu przemysłowi lotniczemu zaspokojenie tego zapotrzebowania. 
Podczas naszej wizyty w AMRC rozmawialiśmy z dyrektorem handlowym i współzałożycielem AMRC, Adrianem Allenem, który przybliżył nam główne zamierzenia, które stały się podwalinami ośrodka ponad dekadę temu. — Kiedy wspólnie z profesorem Keithem Ridgwayem zakładaliśmy AMRC, jednym z naszych głównych celów było zapewnienie korzyści wszystkim zaangażowanym stronom — wspomina Allen. Poprzez korzyści rozumieliśmy nie tylko kwestie finansowe, ale także stworzenie miejsc pracy dla wysoko wykwalifikowanych pracowników oraz zapewnienie naszym partnerom wartości i zysku. 

— Na początku wyznaczaliśmy sobie wyraźne cele względem terminu ich realizacji, ale po zakończeniu budowy pierwszego ośrodka w 2004 roku cele zostały bardzo szybko przekroczone, a w ciągu czterech lat nasza działalność rozrosła się dwukrotnie. W 2014 roku otworzyliśmy ośrodek szkoleniowy, który bardzo szybko zwiększył nabór słuchaczy z początkowych 160 do ponad 400 osób. Jednym z naszych pierwszych zamierzeń było stworzenie miejsc pracy dla wysoko wykwalifikowanych inżynierów; obecnie realizujemy nasze ambicje i kształcimy nowe pokolenie brytyjskich inżynierów.
Kompleks AMRC składa się obecnie z siedmiu budynków razem z najnowszym o nazwie "Factory 2050". Będzie to pierwsza w Wielkiej Brytanii fabryka cyfrowa z możliwością całkowitej zmiany konfiguracji, która zwiększy całkowitą powierzchnię AMRC do 38 925 m2; jej otwarcie jest zaplanowane jeszcze na ten rok.

Hala AMRC to pole testowe, na którym przeprowadza się próby technologii nowej generacji. AMRC korzysta z narzędzi 
do obróbki skrawaniem dostarczonych przez firmy produkujące tego rodzaju maszyny lub przez producentów oryginalnego wyposażenia samolotów. Na poszczególnych stanowiskach bada się możliwości najnowszych chłodziw, narzędzi skrawających, mocowań i oprawek, strategii obróbczych, oprogramowań CAM oraz nowe składy materiałów.
Aby umożliwić bezproblemowe przejście od badania do pełnej produkcji, AMRC korzysta ze standardowych dla przemysłu platform sprzętowych.
Dla producentów wyposażenia samolotów niekwestionowaną zaletą jest możliwość optymalizacji istniejących narzędzi obróbczych oraz wprowadzenie nowych technik i strategii bez przerywania produkcji. Dostawcy narzędzi i urządzeń są z kolei rygorystycznie sprawdzani pod kątem wsparcia nowych technologii w warunkach narzuconych przez czołowe marki w branży lotniczej. Jednym z przykładów mogą być kompleksowe próby frezów trzpieniowych Mitsubishi Coolstar. 
W 2013 roku firma Mitsubishi Materials zwróciła się do AMRC w sprawie możliwości swojego udziału w projekcie; wkrótce potem przyznano jej status członka "Tier 2". Mitsubishi Materials udostępnia AMRC swoje najnowsze innowacje w zakresie narzędzi skrawających i zapewnia pomoc techniczną inżynierom ośrodka. W zamian otrzymuje pełne wyniki oraz uwagi z prób narzędzi skrawających. Zalecenia wynikające z przeprowadzonych w AMRC prób i testów również stanowią część całego procesu.

Dzięki udostępnieniu przez AMRC wyjątkowej platformy testowej do prowadzenia prób najnowszych technologii w warunkach narzuconych przez producentów wyposażenia samolotów, czołowi inżynierowie AMRC opracowują wyniki wraz z pełną konfiguracją wyposażenia. Wyjątkowość warunków panujących w ośrodku polega między innymi na dostępności maszyn skrawających, materiałów oraz ścieżek narzędziowych, które najczęściej wykraczają poza możliwości testowe panujące w zakładzie producenta. 

Jednym ze standardów branżowych w tego rodzaju obróbce jest dostępny w AMRC 5-osiowy Starrag STC1250, który posiada możliwość dynamicznego testowania maksymalnych możliwości freza Coolstar.

W AMRC funkcjonują różne grupy badawcze: Centrum Kompozytów  oraz Grupa Technologii Procesu, która zajmuje się m.in. konstrukcją i podwoziem, obudowami, wałami, tarczami i łopatkami wirników. Wkrótce po przystąpieniu do AMRC firma Mitsubishi rozpoczęła pracę w grupie Konstrukcji nad projektem frezowania kieszeni w tytanie. Adrian Barnacle, główny inżynier Mitsubishi zatrudniony w AMRC, stwierdził: — AMRC chętnie skupia się na projektach, które producenci wyposażenia zaplanowali na przyszłość. W przypadku części konstrukcyjnych samolotu wykonanych z tytanu producenci jak i cała branża skupiają się nad możliwością stosowania frezów do obróbki zgrubnej na pełnej głębokości i szerokości przy wolnym posuwie. MMC ustaliła jednak, że stosując frezy o  mniejszych średnicach ze znacznie wyższą prędkością/posuwem w połączeniu z nową strategią prowadzenia ścieżki narzędzia, czas i koszt cyklu może być znacznie zredukowany. Krótko mówiąc, Mitsubishi Materials zmienia przekonania panujące w branży.

Oto co Daniel Smith, główny inżynier projektu w AMRC, stwierdził w swoim raporcie: — Prototypowe narzędzie o średnicy 25 mm potwierdziło zdolność do pracy ze zwiększoną prędkością skrawania bez większego wpływu na jego trwałość, pod warunkiem skrawania na głębokości nieprzekraczającej wielkości promienia naroża i innych czynników powodujących większe wydzielanie ciepła. Ponadto próby potwierdziły skuteczność obróbki zgrubnej z prędkością 130 m/min przy ae = 10% średnicy narzędzia. Obróbka wykańczająca 
z prędkością 160 m/min pozostawiła doskonale wykończoną powierzchnię. Prędkość ta prawdopodobnie może zostać jeszcze podniesiona w celu dalszego skrócenia czasu cyklu.

Mitsubishi stoi na stanowisku, że stosowanie frezów Coolstar w takiej strategii obróbki, ma znaczny wpływ na rozwój procesu frezowania kieszeni z tytanu. 

Adrian Barnacle stwierdził: — W przypadku frezowania kieszeni z takimi parametrami, Mitsubishi Coolstar wypadają znacznie lepiej 
od innych narzędzi.
Lider techniczny grupy Konstrukcji w AMRC, pan Adam Brown, powiedział: — Wsparcie, jakie Mitsubishi zapewniło AMRC w krótkim czasie od chwili dołączenia do projektu, było niezwykle przydatne i istotne dla rozwoju obróbki wspieranych przez nas firm z branży. Szczególnie doceniliśmy zaangażowanie działu badawczo-rozwojowego Mitsubishi w produkcję niestandardowych i prototypowych narzędzi przeznaczonych do prób. We wszystkich przypadkach dało to niezwykle zadowalające efekty zarówno dla projektów badawczych, jak i do praktycznych zastosowań.

Adrian Barnacle dodał: — Zwykle to przemysł lotniczy wyznaczał standardy wydajnej obróbki materiałów trudno obrabialnych, ale teraz klienci chcą skrócić czas cyklu obrabiania i zmniejszyć ilość odpadów, zamawiając podzespoły i konstrukcje jak najbardziej zbliżone do pożądanego kształtu. Przy takim nastawieniu, metoda lekkiej i szybkiej obróbki wykorzystującej frezy Coolstar umożliwia nam wyjście na wprost oczekiwaniom przemysłu.