MMC Magazine

PRÄZISIONSWERKSTÄTTEN (ZAKŁAD OBRÓBKI PRECYZYJNEJ)

Dr inż. Heinz-Rudolf Jung GmbH & Co. KG
75 lat stosowania najnowocześniejszych technologii obróbki skrawaniem

Wprowadzenie

PRÄWEST to grupa firm produkujących specjalistyczne części o średnicy do 2 500 mm, w tym różnego typu 
turbiny, części statyczne i kadłuby wykorzystywane w wielu gałęziach przemysłu: od lotnictwa po przemysł ciężki. 

Firma posiada nowoczesny park obrabiarek i stosuje najnowocześniejsze technologie skrawania, aby zapewnić najwyższą jakość komponentów i podzespołów, a jednocześnie śledzi nowe trendy, jak np. wytwarzanie addytywne. 

W ostatnich latach codziennością w firmie stały się skomplikowane aplikacje wymagające najwyższej precyzji obróbki materiałów trudnoobrabialnych na komponenty spełniające surowe przepisy prawne 
i standardy techniczne. W aplikacjach, w których własne rozwiązania nie przynoszą spodziewanych rezultatów, firma zwraca się o pomoc do producentów narzędzi, aby skorzystać z ich doświadczeń. 

Ten artykuł stanowi retrospektywne spojrzenie na historię firmy i ilustruje współpracę między Präwest 
a Mitsubishi Materials w ciągu ostatniej dekady.

Fundament jakości

Firma Präwest została założona w 1945 roku, po zakończeniu II wojny światowej, w Bremie w Niemczech przez eksperta z branży lotniczej, p. Heinza Hampela. W burzliwym okresie powojennym, 
w którym wprowadzono ograniczenia w produkcji samolotów, firma rozpoczęła działalność od specjalnych aplikacji obróbki skrawaniem dla przemysłu tytoniowego. Dwa lata później firma powróciła do korzeni swego założyciela i skoncentrowała swoją działalność na obróbce części do samolotów. 

Od swego powstania firma Präwest kładła szczególny nacisk na jakość wyrobów, dzięki czemu wkrótce ugruntowała swoją pozycję w branży lotnictwa cywilnego w Niemczech. 

Do późnych lat 70-tych firma zatrudniająca zaledwie 25 pracowników odnotowywała stały wzrost produkcji i rozkwitła jako mały, ale wysoce specjalistyczny warsztat obróbki części dla przemysłu lotniczego. Jednak na początku lat 80-tych firma została przejęta przez dr inż.  Heinza-Rudolfa Junga, którego zadaniem miało być wprowadzenie jej na wyższy poziom. 

Nowy właściciel, który miał wizję rozwoju firmy, bazując na doskonałej opinii o niej, skupił się na technologii wyznaczającej nowe cele strategiczne. Obejmowały one dalszą ekspansję firmy w przemyśle lotniczym, ale co ważniejsze, dywersyfikację działalności na inne branże przemysłu, takie jak: motoryzacja, branża naftowo-gazowa oraz energetyka, ale główny nacisk wciąż kładziono na jakość. Dywersyfikacja umożliwiła firmie nie tylko odkrywanie nowych szans rynkowych i rozwój, ale także wykorzystanie jej kompetencji technologicznych poprzez wzmacnianie i modernizację działalności na rzecz branży lotniczej. Präwest był jedną  z pierwszych firm, które wprowadziły i wdrożyły w Niemczech jednoczesną obróbkę CNC w 5 osiach, uzyskując w ten sposób wyższą dokładność i wydajność obróbki komponentów specjalnych 
i produktów niszowych. Firma zaczynająca kiedyś jako mały warsztat utworzony z inicjatywy jednego człowieka, szybko przekształciła się  w nowoczesną międzynarodową firmę, jaką jest dzisiaj. 

Zdolność adaptacji i specjalizacja

Obecnie firma Präwest jest bezpośrednim dostawcą głównych producentów OEM na całym świecie 
i składa się z trzech niezależnych podmiotów: PRÄWEST, specjalizujący się w obróbce dużych i ciężkich elementów; PRAE-AERO założony  w 2015 roku w Dolnej Saksonii, zajmujący się na skalę masową obróbką mniejszych detali dla sektora lotniczego i CHAMPION PRECISION, założony jako spółka joint venture w 2017 roku  w Chinach - wykonawca wybranych produktów niszowych. 

Dysponując pracującym z poświę ceniem zespołem działu badawczo-rozwojowego i najnowocześniejszym parkiem maszynowym obejmującym ponad 130 obrabiarek CNC i 24 robotów, grupa Präwest śmiało odpowiada na nowe wyzwania związane z obróbką skrawaniem. Dywersyfikacja firmy uwidacznia się w liczbie i różnorodności produktów wykonywanych obróbką skrawaniem przez każdą z firm. Są to części dla przemysłu lotniczego, turbin, systemów bazujących na technologii ORC, kompresorów turbosprężarek i kół turbin, systemów technologii próżniowej, a także dla energetyki, przemysłu naftowego i gazowego.  

Przez ostatnie kilkadziesiąt lat wymagania obróbkowe związane z materiałami, kształtami, rozmiarami i geometriami zmieniły się radykalnie, dlatego w przypadku firm produkcyjnych główną rolę odgrywa elastyczność i zdolność adaptacji. To, co dziś wydaje się rewolucyjne i rentowne, może wkrótce stać się przestarzałe. 

Dotyczy to zwłaszcza sektora lotniczego, w którym ostatnia duża zmiana technologiczna dokonała się wskutek wprowadzenia zaawansowanych, paliwooszczędnych silników lotniczych, takich jak GE-9X serii Rolls Royce Trent, czy serii GP i PW1100G Pratt & Whitney, które są jedną z dwóch opcji silnika dla samolotu A320neo. 

Ten postęp oznaczał konieczność specjalizacji w niszach produktowych. O zmianach dokonujących się na rynku mówi Reiner Wahlers, dyrektor zarządzający Präwest: "Krajobraz przemysłu ulega ciągłym zmianom w cyklach od 5- do 10-letnich.  Jeśli chcemy dotrzymać im kroku  i utrzymać konkurencyjność, musimy także się zmieniać. Dziesięć lat temu w naszej działalności dominowały aluminiowe części konstrukcyjne, takie jak dźwigary skrzydeł, klapy i płaty nośne, obecnie specjalizujemy się w częściach i kadłubach silników odrzutowych."  

Obróbka specjalistycznych części lotniczych, takich jak bliski, łopatki, czy zespoły łopatek, wirniki lub pierścienie i dyski stwarza trudności wielu producentom.  Problem leży głównie we właściwościach materiałów, które są trudne w obróbce. Jedne z najczęściej stosowanych materiałów na te komponenty to stopy tytanu, Inconel, stopy na bazie niklu i kobaltu, a także stale nierdzewne i inne stopy żaroodporne. Firma Präwest specjalizuje się właśnie w obróbce skrawaniem tych materiałów. 
Gdy przychodzi do przyjęcia nowego zlecenia od klienta, na decyzję firmy mają wpływ trzy czynniki: Aplikacje obróbki materiałów trudnoobrabialnych; skomplikowane geometrie komponentów i aplikacje, w których można zastosować określony stopień automatyzacji. Dr. Benjamin O’Shea, dyrektor zarządzający firmy Präwest potwierdza: "Jeśli zapytanie klienta spełnia dwa spośród tych trzech kryteriów, najprawdopodobniej będzie to dla nas atrakcyjny projekt i taki kontrakt będziemy chcieli zdobyć." 

Firma Präwest posiada nie tylko własny nowoczesny warsztat, ale także ostrzalnię narzędzi i dział zapewnienia jakości. Mając dwanaście ostrzarek CNC, nowy system ERP do automatycznego ewidencjonowania narzędzi oraz zaawansowane oprogramowanie CAD/CAM, Grupa Präwest dysponuje pełnym wyposażeniem do projektowania i wykonania nietypowych narzędzi skrawających. W aplikacjach dla branży lotniczej, gdzie wymagana jest najwyższa precyzja produkcji seryjnej 
i wysoki stopień automatyzacji, ustawianie wstępne, optyczny pomiar powierzchni i kalibracja są wykonywane cyfrowo, bezpośrednio na obrabiarce. Mówi Christian Hoppe, szef działu rozwoju narzędzi: "Dysponując bazą danych narzędzi, wypracowaliśmy określone metody umożliwiające bezpieczną transmisję parametrów geometrycznych narzędzi, ustawień wstępnych i informacji o ostrzeniu tak, że możemy szybko przesyłać wszelkie niezbędne dane narzędzi do obrabiarek." 

Najnowocześniejsza technologia

Fundamentalną rolę w sukcesie naszej firmy odgrywa wspólne projektowanie i współpraca z innymi specjalistami z branży. Mitsubishi Materials to jeden z dostawców narzędzi skrawających, 
z którym firma Präwest współpracuje w celu zwiększenia wydajności produkcji i optymalizacji obróbki skrawaniem detali, takich jak: zespoły łopatek czy bliski. 

W 2014 roku dzięki Wolfgangowi Schmidtowi - przedstawicielowi handlowemu MMC Hartmetall GmbH, europejskiej centrali Mitsubishi Materials - w firmie Präwest zaczęliśmy stosować frezy trzpieniowe z wymiennymi głowicami serii iMX, które okazały się idealne do obróbki zespołów łopatek. Pan Hoppe wspomina: "Nie byliśmy zadowoleni z wydajności narzędzi opracowanych u siebie. Dodatkowo, strategia obróbki, obejmująca głównie frezowanie trochoidalne, ewidentnie nie spełniała naszych oczekiwań w zakresie obróbki wąskich kanałów w tytanowych zespołach łopatek, aby naddatek na obróbkę wykańczającą był jak najmniejszy. Gdy stwierdziliśmy, że frezy serii iMX przewyższają wszystkie inne testowane narzędzia, a także zoptymalizowały cały proces obróbki skrawaniem, zdaliśmy sobie sprawę, że narzędzie to będzie wkrótce naszym pierwszym wyborem nie tylko do obróbki zespołów łopatek, ale także do innych aplikacji z podobnymi strategiami 
i parametrami obróbki." 

Seria iMX to system frezów Mitsubishi Materials z głowicami mocowanymi na gwint, który łączy zalety frezów pełnowęglikowych i frezów trzpieniowych z wymiennymi płytkami. Zarówno powierzchnia stożkowa, jak i czołowa głowicy i oprawki są wykonane z węglika, natomiast jedynie połączenie gwintowe jest wykonane ze stali. Zapewnia to dokładność powierzchni mocujących wykonanych z węglika w razie konieczności wymiany głowicy, natomiast połączenie gwintowe wykonane ze stali, a nie z węglika, i osadzone w oprawce i głowicy z węglika, dodatkowo zwiększa wytrzymałość i niezawodność.

Pan Schmidt mówi: "Po przeanalizowaniu wstępnych wymagań firmy Präwest okazało się, że idealnie będą pasować wymienne głowice serii iMX. Ponadto, dostępna bogata gama różnych typów geometrii i dostępnych oprawek o dużym wysięgu umożliwiała wydajną i niezawodną obróbkę skomplikowanych kształtów oraz materiałów wybranych przez inżynierów firmy Präwest. Testowaliśmy najpierw frezy o średnicy 10,16 i 20 mm z promieniem naroża i okazało się, że obróbka nimi umożliwia uzyskanie praktycznie gotowego kształtu. Oznaczało to oszczędność czasu w porównaniu z innymi rozwiązaniami, ponieważ można było wyeliminować  etap obróbki półwykańczającej."

Dla wielu firm produkcyjnych decydującym czynnikiem przy wyborze narzędzi skrawających jest skrócenie czasu obróbki, natomiast firma Präwest kładzie główny nacisk na stabilność 
i niezawodność procesu, a także na oszczędność kosztów. Pan Wahlers mówi: "Nie szukamy najszybszego sposobu obróbki detalu. Najistotniejszy jest dla nas całkowity koszt procesu i dlatego chętnie uwzględniamy zarówno zalecenia Mitsubishi Materials, jak i innych producentów Musimy mieć pewność, że za każdym razem detal schodzący z obrabiarki jest dokładnie taki, jaki powinien być. 
Tak właśnie było w przypadku frezów iMX." Aktualnie firma Präwest wykorzystuje frezy serii iMX do obróbki zespołów łopatek na czterech 5-osiowych frezarkach CNC, a każda wykonuje inny etap obróbki. 

W ten sposób produkowanych jest w sumie 1000 zespołów łopatek rocznie. Seria iMX została również zastosowana w seryjnej produkcji blisków i w innych aplikacjach o podobnej strategii obróbki.

Ostrzenie

Współpraca pomiędzy firmami Präwest i Mitsubishi Materials sięga wielu lat wstecz, a zaczęła się od dostawy płytek do toczenia w gatunku VP10RT. Jednak - to wprowadzenie frezów iMX było kamieniem milowym w długotrwałej współpracy, która obecnie wykracza poza zwykłe relacje klient - dostawca. Mitsubishi Materials wspiera kolejne kroki rozwoju firmy Präwest, służąc pomocą, doradztwem i szkoląc specjalistów. Szczególnie istotna jest oszczędność kosztów, co wpływa na zakupy narzędzi skrawających od innych producentów. Pan Hoppe stwierdza: 
"Za każdym razem, gdy obliczamy całkowity koszt danej aplikacji, głównym składnikiem jest koszt narzędzi skrawających, ale umiejętność samodzielnej regeneracji narzędzi na miejscu bez zbędnych opóźnień związanych z logistyką, kompensuje początkowy koszt i jest jednym z elementów naszej przewagi konkurencyjnej. Po profesjonalnym przeszkoleniu przez ekspertów Mitsubishi Materials w zakresie ostrzenia frezy iMX spełniają nasze oczekiwania również pod tym względem."

Ostrzenie bardzo precyzyjnych narzędzi węglikowych do obróbki z wysokim posuwem, o skomplikowanej geometrii krawędzi skrawającej, np. frezów serii iMX, to trudne wyzwanie. Jeśli po ostrzeniu kształt krawędzi oraz ogólne tolerancje wymiarowe nie zostaną zachowane, bardzo spada wydajność skrawania. To może spowodować spadek trwałości narzędzia i konieczność złomowania drogiego surowca. Dlatego Mitsubishi Materials zgodziła się dostarczyć programy do ostrzarek 
i przeszkoliła operatorów firmy Präwest w zakresie ostrzenia frezów iMX. Szkolenie przeprowadził Takayuki Azegami z działu projektującego frezy iMX. Jest on konstruktorem narzędzi dla przemysłu lotniczego w europejskiej centrali Mitsubishi Materials. Oto jego słowa: "Gdy po raz pierwszy pojawiłem się w ostrzalni firmy Präwest, aby przeprowadzić szkolenie, od razu pozbyłem się wszelkich obaw. 

Widząc wysoko wykwalifikowaną kadrę oraz najnowocześniejszy, w pełni zautomatyzowany park maszyn, który eliminuje błędy ludzkie, byłem pewien, że operacja ostrzenia zakończy się sukcesem. 

Miałem też ogromną satysfakcję widząc, że narzędzie które pomagałem stworzyć było wykorzystywane do skomplikowanej obróbki u jednego z naszych międzynarodowych klientów. 

Dalsza współpraca

Pomyślne wdrożenie frezów serii iMX wzmocniło partnerstwo obu firm, a także otworzyło nowe możliwości współpracy. Dzięki niedawno utworzonemu centrum rozwiązań, MTEC Stuttgart (Centrum Technologii i Szkoleń Mitsubishi Materials), Mitsubishi Materials może teraz służyć firmie Präwest nowoczesnym zapleczem, pozwalającym na prowadzenie testów obróbki. Przyczyni się to do lepszej realizacji koncepcji otwartych innowacji i wspólnego rozwoju.

Jednym z projektów na przyszłość jest frezowanie półzgrubne kieszeni w detalu ze stali nierdzewnej, przy wysięgu narzędzia 180 mm. Pan Wahlers mówi: "Po raz pierwszy zaufaliśmy partnerowi w oparciu o wykonany test obróbki. Wcześniej polegaliśmy wyłącznie na własnym potencjale i doświadczeniu, ale pozytywne doświadczenia współpracy z Mitsubishi Materials umocniły nas w przekonaniu o korzyściach płynących z takiego partnerstwa.

Synergie przynoszące korzyści finansowe w branży obróbki metali nie należą do rzadkości, ale przy budowaniu nowego wymiaru partnerstwa liczą się inne wartości. Choć na początku partnerstwa często niekwestionowaną rolę odgrywa szczęście, a mianowicie zaoferowanie właściwej technologii w odpowiednim czasie i miejscu, to wpływ na jakość i przyszłość relacji biznesowych mają czynniki takie jak otwarta komunikacja, wymiana informacji, zaufanie i zaangażowanie. 

Dr. O’Shea konkluduje: "Przez ostatnie 75 lat jakość zawsze stanowiła jedną z fundamentalnych zasad w firmie Präwest. Wysoka jakość, której oczekujemy, jest także widoczna w produktach i usługach oferowanych przez Mitsubishi Materials. 

W partnerstwie tym najbardziej cenimy sobie współpracę w zakresie najnowszych technologii, a nie ukierunkowanie wyłącznie na sprzedaż."

Na temat przyszłej współpracy i wsparcia dla firmy Präwest mówi Akihiro Kittaka, członek zespołu w dziale strategii biznesowej Mitsubishi Materials w Japonii: 
"Mitsubishi Materials to globalny gracz w sektorze narzędzi skrawających, działający na całym świecie, współpracujący z międzynarodową siecią klientów. 

W związku z niedawną ekspansją firmy Präwest w Chinach cieszymy się, że mamy okazję budować mosty między dotychczasowymi technologiami i aplikacjami, służyć pomocą oddziałom naszego klienta w Azji, oczywiście przy zachowaniu tych samych standardów jakościowych, jak w Europie."