Published

Vysoká kvalita, maximální rychlost, nízká cena: vývoj inovativních omílacích procesů sekce Wheelabrator Vibro

Bezvadné zpracování, maximální efektivita – Wheelabrator Vibro pomáhá svým zákazníkům zlepšit kvalitu povrchu výrobků a snížit náklady v celé řadě aplikací, ať už jde o zpracování dílů do převodovek vozů F1, nebo o umělé klouby.

V tomto rozhovoru se s námi technický ředitel Colin Spellacy podělil o poznatky týkající se vývoje aplikací vhodných pro omílání jako je například 3D tisk.

Zákazníci se obracejí na Wheelabrator Vibro, když potřebují navrhnout nový omílací proces, zlepšit kvalitu stávajících procesů nebo pouze hledají nového dodavatele, aby si udělali přehled o tom, jakých výsledků je možné dosáhnout. 

Zkušení pracovníci Wheelabrator Vibro odborně navrhují omílací procesy s tím, že technický vývoj a důkladné testování jsou základem veškerých jejich aktivit. Tento přístup odráží i motto „Otestujte nás.“

Pro tyto účely bylo vybudováno středisko výzkumu a vývoje, které společnost provozuje v Birminghamu ve Velké Británii. To je v současnosti vybaveno 15 různými vibračními stroji a v rámci skupiny Norican Group slouží jako Středisko pro inovaci produktů (CPI). 

V situaci, kterou lze v důsledku obrovského množství zaváděných inovativních aplikací vibračního omílání charakterizovat jako období rychlého rozvoje celého odvětví, jsme diskutovali s technickým ředitelem sekce Wheelabrator Vibro Colinem Spellacym o tom, jak zlepšit či vyladit výrobní procesy, o přelomových aplikacích a o přístupu společnosti Wheelabrator a její snaze navrhnout zákazníkům to nejlepší řešení.

Colin Spellacy, technický ředitel sekce Wheelabrator Vibro

Coline, jsou zákazníci Wheelabrator Vibro seskupeni v nějakém konkrétním výrobním sektoru?

Wheelabrator Vibro se zabývá vibračním omíláním v téměř jakémkoliv sektoru a pro celou řadu aplikací, ať už jde o opracování jediného prototypu nebo tisíců masově produkovaných dílů.

Automobilový průmysl, zdravotnictví, všeobecné a přesné strojírenství, v tomto výčtu bychom mohli pokračovat. Je naopak poměrně těžké vybavit si nějaký sektor, ve kterém se naše produkty nepoužívají.

Řekl bych, že 3D tisk, nebo přesněji vedlejší výrobní obory, jsou oblasti, ve kterých zaznamenáváme největší nárůst zájmu.

Jaký druh výrobku je vhodný pro vibrační omílání? Existují nějaké limity?

Vibrační omílací stroje slouží k vylepšení vlastností celého povrchu. Velmi se hodí pro aplikace, jako je odjehlení, zbavení otřepů, srážení ostrých hran a vyčištění.

Nejsou určeny k opracování křehkých materiálů, ale jsou ideální k povrchové úpravě robustních předmětů, jako jsou kovové výlisky, odlitky, součásti zhotovené precizním obráběním na CNC strojích, díly zhotovené protlačováním a dokonce i výrobky z některých typů pryže a plastu.

Pokud potřebujete upravit jen část povrchu dílu nebo odstranit větší množství silných přetoků, k tomu není vibrační omílání příliš vhodné.

V takových případech můžeme zákazníkovi pomoci rozpoznat nevhodné aplikace pro použití omílacích strojů, což jej může přivést k použití jiné technologie skupiny Norican Group.

Využití vřetenových ozubených kol před vibračním omíláním a po něm v rámci nového suchého procesu k odjehlení a leštění

Můžete nám říct více o 3D tisku?

3D tisk se používá čím dál častěji. Sice stále platí, že nejčastěji se využívá výroba prototypů, ale už to zdaleka není jediná možnost.

V současnosti je možné vytisknout skutečně širokou škálu materiálů: nylony, pryskyřice, kovové prášky, keramiky, a dokonce cement.

Kvalita tisku se sice s každým dnem zlepšuje, ale většina dílů vytištěných na 3D tiskárně stále vyžaduje nějakou formu povrchové úpravy.

Zákazníci zabývající se 3D tiskem zjišťují, podobně jako zákazníci z mnoha jiných sektorů, že ruční dokončování není efektivní.

Když máte zkušené zaměstnance, technické odborníky, určitě nechcete, aby vykonávali jen jednoduché manuální úkony.

A pokud máte personál, který není dostatečně vyškolený pro omílací technologii, může často docházet k chybám vedoucím ke zničení celého dílu.

Například jeden zákazník strávil něco mezi dvěma hodinami až celým pracovním dnem úpravou povrchu jediné součástky o velikosti pěsti vytištěné na 3D tiskárně.

Začínali nejdříve nožem a pak pokračovali různě hrubými brusnými papíry za mokra i za sucha.

Je mnohem efektivnější jednoduše naplnit jeden z našich strojů, odejít, dělat něco produktivního, a poté se vrátit, když je omílání hotovo.

Jaké další možnosti nabízí vibrační omílání pro výrobce 3D tisku?

Získat produkt s velmi hladkým povrchem lze i samostatně tiskem, ale při tomto postupu je zapotřebí mnoho hodin nebo dokonce dní k vyprodukování jediného dílu.

Čím přesnější tisk je, tím více času je k němu zapotřebí.

Jeden z našich klientů potřeboval devět dní k vytištění jednoho dílu pomocí velmi přesné trysky.

Alternativa, kterou jsme klientům poskytli, umožňuje vylepšit produktivitu použitím větší trysky. Tisk se zkrátí na šest hodin a díl je poté na několik hodin vložen do jednoho z našich strojů, v němž je jeho povrch upraven na požadovanou kvalitu. Výsledkem je úspora času a nákladů při dosažení stejně kvalitní povrchové úpravy.

Které výrobní sektory využívají vibrační omílání a 3D tisk?

Mezi obory, které jsou pro nás v tomto ohledu důležité, patří zubní lékařství, strojírenská výroba pro závodní automobily a výroba některých zdravotnických implantátů. U výroby zubních protéz jsme zaznamenali velký posun od odlévání k 3D tisku. Díly, kterých se tyto procesy týkají, bývají většinou malé, např. zuby, proto jsou menší omílací stroje perfektním řešením.

V případě formule jedna je zapotřebí, aby nová sání vzduchu a další vnější a vnitřní díly byly rychle připraveny k testování ve větrném tunelu. Tisk může zabrat zhruba pět hodin, následuje pár hodin v omílacím stroji a je hotovo, díl je připravený k testování na následující den nebo dokonce v ten samý den.

Protetika je další rozvíjející se oblast. Zde může jít o dokončování součástí pro tradiční ortézy na ruce či nohy nebo dílů pro komplexnější biomechatronické protézy.

V tomto případě bývají vnitřní součásti pokryty umělou „kůží“, vytištěnou na 3D tiskárně, která je tvarována jako zrcadlový obraz pacientovy zdravé ruky, nohy nebo jiné části těla. Protézy uší a nosů jsou také tisknuty na 3D tiskárně a jejich konečná úprava může být následně prováděna v našich strojích.

Čím je třeba začít při vývoji výrobního procesu pro díly tisknuté na 3D tiskárně?

To velmi záleží na materiálu, ze kterého jsou vyráběny, a na míře přesnosti, které je třeba dosáhnout.

Všechny 3D díly z nylonu či jiných druhů plastu se velmi dobře opracovávají s podobným druhem omílacích materiálů, jako jsou např. jemně brousící plastová tělíska. Při opracování kovů je zapotřebí použít zcela jiný typ omílacích materiálů, například speciální porcelánová tělíska nebo lešticí keramická tělíska s vysokou hustotou.

Většinou si od zákazníka vypůjčíme vzorky ke zkušebnímu omílání.

Během testovacího procesu nemusí vždy dojít k dosažení kýžených výsledků. To vše je však součástí vývojového cyklu a výběru vhodných kritérií pro použití správného omílacího materiálu a typu stroje pro daný proces.

Naše odbornost je založena na tom, že víme, která z mnoha různých dostupných omílacích tělísek vybrat.

Může jít o různé typy drtí, ořechové skořápky, keramiku, plasty, porcelán – k tomu je zde neuvěřitelně široká škála tvarů, velikostí a brousícího účinku. Máme k dispozici nespočet možností. 

Disponujeme rovněž více než 20 druhy kompoundů, z nichž každý má své specifické složení: kompoundy s brusným efektem, pro leštění, odmaštění, zesvětlení povrchu nebo čistění.

Neželezné nebo plastové díly lze opatřit působivě jasnou a lesklou povrchovou úpravou a kovové díly lze ošetřit přidáním odmašťovače a inhibitoru a ochránit je tak proti rzi.

Na výběr je také možnost použití chemikálií, například v izotropních procesech, existují však také suché procesy, které mohou být ekonomicky velmi výhodné, nebo procesy s více fázemi.

Například pro leštění dílů z nerezové oceli použijeme nejprve keramická tělíska a poté díly v druhé fázi doleštíme za pomoci porcelánových tělísek.

Dekorativní kovové výrobky upravené superfinišováním v lešticích keramických tělískách

Jak důležité jsou při testování zkušenosti?

Občas musíte porušit pravidla, abyste zjistili, co se stane. V knihách se například můžete dočíst, že máte použít drsnou keramiku, ale já vím, že někdy to není to pravé řešení.

Můžete například zjistit, že při použití tělísek z pryskyřice nebo porcelánu docílíte stejných výsledků jiným postupem, který možná povede ke zlepšení výsledku a snížení míry opotřebení.

Zákazníci vyžadují, aby naše stroje pracovaly rychle, snadno a s nízkými náklady, proto se snažíme dosáhnout co nejjednoduššího postupu.

Nechtějí čtyřikrát za sebou měnit omílací tělíska, raději zvolí proces s jedním druhem tělísek, který odvede kvalitní práci, kde je potřeba, a s nízkými náklady. 

Když daný proces odzkoušíme, poskytneme zákazníkovi na výběr několik druhů omílacích materiálů a doporučíme, jaké stroje jsou vhodné.

Sami můžeme považovat určitý výsledek omílání za nejlepší, ale zákazník s námi nemusí nutně souhlasit.

V některých výrobních odvětvích se špičkovými produkty mohou zákazníci vyžadovat, aby vzhled dílů zůstal konzistentní, a často odmítají odlišně vypadající díly, i když jejich povrch více odpovídá zákazníkovým požadavkům. Aby byla zajištěna konzistence výsledku omílání, nabízíme pravidelné kontroly stavu strojů a procesů.

Pracujete nyní na vývoji nějaké specifické oblasti v omílání?

V současnosti se stále častěji používá superfinišování v oblastech motoristických sportů a zdravotnictví. Zdaleka nejde o novou techniku, ale je to perfektní způsob, jak u oceli a jiných tvrdých kovů docílit extrémně hladkého povrchu, drsnosti povrchu přibližně Ra 0,03–0,04.

U náhradních implantátů, jako jsou destičky do kyčlí, kolen či kostí, je nutné, aby celá součást byla po obrábění zbavena všech ostrých otřepů a její povrch byl po dokončení velmi hladký a rovnoměrný. Pokračujeme proto ve vývoji automatických omílacích procesů, které by snížily nebo zcela eliminovaly ruční procesy.

Co se týče vozů F1, je superfinišování součástí do převodovek standardním postupem, který napomáhá docílit nižšího tření a vyššího výkonu.

Má-li to hodnotu několika desetin sekundy na kolo, jde o velký přínos. Navíc to pomáhá prodloužit životnost vysoce namáhaných dílů, jako jsou klikové hřídele.

Setkal jsem se s týmy, které měnily převodovku po jednom nebo dvou závodech. Superfinišování snižuje míru opotřebení natolik, že ty samé převodovky mohou vydržet celou sezónu.

Implantát opracovaný v lešticích keramických tělískách

Jaké druhy procesů se používají pro superfinišování?

Při typické aplikaci jsou díly vystaveny vibračnímu omílání na delší časový úsek, zhruba na 6 až 8 hodin, za použití porcelánových tělísek nebo tělísek z velmi husté keramiky, dále se používají pasty nebo prášky na jemné doleštění.

To většinou představuje nejlepší celkové řešení z hlediska kvality, časové náročnosti a ceny, ale existují také izotropní procesy využívající kyselé kompoundy a různé brousící drtě.

Ty dokážou odstranit i nerovnosti vycházející z vlastností materiálu, při jejich aplikaci je povrch dále vyhlazen oxidací povrchu kovu, výsledky však někdy mohou být nerovnoměrné.

I zde platí, že právě testováním zjistíme, který postup funguje nejlépe. Wheelabrator Vibro často zdůrazňuje, že právě testování je proces, při němž si zákazník ověří, že stojí za to uvažovat o změně dodavatele.

Jakých vylepšení se vám podařilo dosáhnout? 

Podařilo se nám u zavedených aplikací našich zákazníků snížit časovou náročnost jednotlivých omílacích cyklů v průměru o 30 %. Už jen to může mít velký dopad na výrobní náklady. Můžeme také snížit náklady na používané omílací materiály.

Měli jsme však také případy, ve kterých bylo vylepšení časové náročnosti omílacího cyklu a kvality povrchu ještě mnohem výraznější. Bohužel si o mnoha zajímavý projektech nemůžeme říct víc, protože jsme vázáni smlouvami o mlčenlivosti.

Co si mohou zákazníci vyžadující náročné dokončovací aplikace odnést z návštěvy vašeho střediska CPI v Birminghamu? 

Myslím, že návštěvu našeho střediska CPI můžu doporučit každému, kdo má zájem o omílání, ale vždy můžete zatelefonovat místnímu zastoupení Wheelabrator Vibro, abyste zjistili, zda vám můžeme pomoci.

Při návštěvě střediska CPI se zákazníci mohou sami přesvědčit, jak dobře tyto stroje fungují a jak málo údržby vyžadují.

Mohou si přivézt vlastní vzorky, podílet se na jejich testování a určit, v jakém momentě povrch dílu nejlépe odpovídá jejich požadavkům.

Tato účast zákazníků nám pomáhá splnit jejich očekávání, protože zde mohou vidět způsob dosahování jednotlivých výsledků na vlastní oči, a tak mohou snáze porozumět tomu, jak výkonné a efektivní vibrační omílání je.

Kanceláře Wheelabrator Vibro ve Spojeném království

Pokud máte zájem o více informací, kontaktujte nás prosím: 420318479111

Wheelabrator Vibro Czech
Za Balonkou 269
CZ - 261 01
Pribram 1
Telefon: +420 318 479 111
Fax: +420 318 479 333

info.pribram@noricangroup.com