Produkcja dronów w Polsce w ostatnich latach dynamicznie przyspieszyła. Producenci bezzałogowców budują krajowy łańcuch dostaw i szukają kooperantów zdolnych do produkcji seryjnej. Przygotowanie komponentów do bezzałogowych statków powietrznych jest co prawda procesem złożonym, ale wiele części można wyprodukować metodą CNC. O jakich częściach dokładnie mówimy?
Z tego artykułu dowiesz się:
Nie wszystkie elementy drona powstają w tej samej technologii. Wybór metody zależy od materiału, geometrii, liczby sztuk, wymaganej dokładności oraz tego, czy część ma przenosić obciążenia, odprowadzać ciepło albo współpracować z innymi precyzyjnie wykonanymi elementami.
Skrawanie CNC jest niezbędne tam, gdzie potrzebna jest powtarzalna geometria, kontrolowane tolerancje i możliwość wykonania detalu z litego półfabrykatu. W produkcji seryjnej CNC nie jest więc konkurentem dla innych technologii.
Podział można uprościć następująco:
Dla producenta UAV istotne jest więc pytanie, która technologia najlepiej odpowiada funkcji konkretnego elementu i skali produkcji. Właśnie dlatego część konstrukcji może łączyć frezowane elementy aluminiowe z laminatem węglowym, drukowanymi komponentami pomocniczymi i elementami formowanymi wtryskowo.
CNC jest optymalnym wyborem wtedy, gdy wymagania dotyczące dokładności i właściwości materiału są ważniejsze niż sama szybkość wykonania prototypu. Za pomocą usługi frezowania CNC możemy uzyskać precyzyjne płaszczyzny, kieszenie, otwory, gwinty i powierzchnie bazowe bez wykonywania formy.
W praktyce skrawanie jest szczególnie uzasadnione, gdy:
W takich przypadkach wybór CNC wynika z wymagań funkcjonalnych komponentu. Ma to szczególne znaczenie przy produkcji seryjnej, gdzie każda odchyłka może powtarzać się na setkach lub tysiącach sztuk.
Elementy konstrukcyjne odpowiadają za przenoszenie obciążeń i utrzymanie geometrii całego BSP. W zależności od konstrukcji mogą być wykonywane z aluminium, tytanu, stali czy kompozytów. CNC jest szczególnie przydatne tam, gdzie konstrukcja wymaga dokładnych powierzchni montażowych, otworów, gwintów oraz lokalnego odchudzania detalu przez kieszenie i żebra:
W układzie napędowym szczególne znaczenie mają współosiowość, sztywność oraz dokładność powierzchni ze sobą współpracujących. Nawet niewielkie odchyłki mogą powodować niewłaściwe ustawienie elementów, dodatkowe drgania albo przyspieszone zużycie. Dlatego część elementów wykonuje się przez frezowanie, a elementy osiowo-symetryczne przez toczenie:
Tolerancje są zawężane tam, gdzie wymiar wpływa na funkcję połączenia. Wyważenie dynamiczne ogranicza nierównomierne siły powstające podczas obrotu i jest szczególnie istotne dla elementów wirujących.
W produkcji takich komponentów znaczenie ma więc nie tylko nominalny wymiar. Konstruktor powinien określić, które powierzchnie są funkcjonalne i jakie wymagania wymiarowe muszą spełniać, aby współpracujące elementy zostały prawidłowo połączone. Dzięki temu wykonawca nie musi automatycznie utrzymywać bardzo wąskich tolerancji na całej części, co pozwala kontrolować koszt bez pogarszania działania podzespołu.
Głowica obserwacyjna, gimbal czy uchwyt czujnika musi być sztywny – to jasne. Z drugiej strony musi się też cechować niską masą. Problem jest bardziej złożony niż w prostym wsporniku, ponieważ kilka powierzchni i osi musi zachować określoną wzajemną orientację. W takich detalach szczególnie przydatna jest obróbka wieloosiowa:
Przy skomplikowanych głowicach nie zawsze warto maksymalnie odchudzać detal. Zbyt agresywne usunięcie materiału może zmniejszyć sztywność i zwiększyć podatność na drgania. Dlatego lightweighting powinien być podporządkowany wymaganiom funkcjonalnym, a nie wyłącznie redukcji masy.
Obudowa elektroniki może pełnić kilka funkcji jednocześnie: chroni komponenty, utrzymuje ich położenie, ogranicza wpływ środowiska i pomaga w zarządzaniu temperaturą. W zależności od konstrukcji potrzebne są więc zarówno precyzyjne powierzchnie montażowe, jak i kanały, żebra czy miejsca pod uszczelnienia:
W takich częściach ważna jest również kontrola powierzchni. Nierówność miejsca styku radiatora może zwiększyć opór cieplny, a niewłaściwa geometria obudowy może utrudnić montaż elektroniki.
Osprzęt zadaniowy jest szczególnie zależny od funkcji, jaką ma realizować. Zaczep ładunku musi przenosić określone obciążenie, a mechanizm zrzutu – zapewniać powtarzalny ruch i pewne działanie w różnych warunkach. Metodą CNC można w takich mechanizmach wykonać precyzyjne korpusy, dźwignie, osie, tuleje oraz inne elementy, których dokładność wpływa na prawidłowe działanie całego układu.
Technologia zależy od geometrii. Korpusy i dźwignie może zapewnić obróbka aluminium lub stali frezowaniem, natomiast osie i tuleje wykonywane są przez toczenie. Jeśli mechanizm zawiera współpracujące powierzchnie, trzeba określić ich tolerancje, chropowatość i sposób smarowania.
W RADMOT podchodzimy do komponentów UAV jako do elementów większego procesu produkcyjnego, a nie pojedynczych detali sprzedawanych z magazynu. Obejmuje to analizę dokumentacji, dobór technologii, frezowanie i toczenie, kontrolę jakości oraz – zależnie od projektu – procesy dodatkowe i montaż. Takie podejście jest istotne dla producenta, który potrzebuje kooperanta zdolnego obsłużyć produkcję seryjną, a nie tylko wykonać prototyp.
Zaplecze RADMOT obejmuje ponad 80 obrabiarek CNC, roboty i coboty oraz cztery laboratoria pomiarowe. Możliwe jest wykonywanie detali o skomplikowanej geometrii na frezarkach 5-osiowych, a także łączenie różnych operacji w ramach jednego łańcucha dostaw.
Frezowanie 5-osiowe jest szczególnie przydatne przy detalach, w których dostęp do powierzchni z jednej strony jest niewystarczający. Obrót detalu lub narzędzia pozwala wykonywać złożone geometrie przy mniejszej liczbie zamocowań, co może ograniczyć błędy wynikające z ponownego bazowania. W połączeniu z toczeniem daje to możliwość obsługi zarówno korpusów i mocowań, jak i wałków, tulei czy piast.
Skala zaplecza ma znaczenie również dla produkcji seryjnej. Ponad 80 obrabiarek CNC pozwala lepiej dopasować technologię do geometrii, materiału i wymaganej wielkości partii. Nie chodzi więc o samą liczbę maszyn, ale o możliwość zaplanowania stabilnego procesu dla różnych typów komponentów.
Komponent dostarczany do producenta drona nie powinien być jedynie obrobionym półproduktem. W zależności od projektu może wymagać anodowania, szkiełkowania, znakowania laserowego, mycia ultradźwiękowego czy obróbki cieplnej. Wykonanie tych procesów u jednego podwykonawcy ogranicza liczbę przekazań między firmami i upraszcza odpowiedzialność za zgodność całego procesu.
Szczególne znaczenie ma taka seryjna obróbka CNC dla przemysłu zbrojeniowego, lotniczego i przemysłowego. Producent UAV może otrzymać gotowy podzespół zgodny z dokumentacją, zamiast koordynować osobno obróbkę, wykończenie i montaż.
Dobre zapytanie ofertowe pozwala technologowi ocenić możliwość wykonania detalu, ale też przeanalizować sposób jego seryjnej produkcji. Im pełniejsza dokumentacja, tym łatwiej określić materiał, czas cyklu i liczbę niezbędnych operacji. Jeżeli projekt jest jeszcze na etapie dopracowywania, warto od razu zaznaczyć elementy, które mogą wymagać konsultacji technologicznej.
Przygotowując zapytanie, zwróć uwagę na kilka informacji:
W RADMOT produkcja seryjna jest kierowana do określonych wielkości zamówień: frezowanie realizowane jest od 100 szt. na partię i 500 szt. rocznie, a toczenie od 250 szt. na partię i 1000 szt. rocznie. Maksymalne wymiary detali frezowanych to 700 × 500 × 350 mm, a dla detali toczonych zakres średnic wynosi 6-250 mm.
Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o naszej ofercie, wyślij zapytanie na adres rfq@radmot.com.
Metodą CNC produkuje się przede wszystkim korpusy i płyty konstrukcyjne, mocowania silników, piasty, tuleje, wałki, gniazda łożysk, ramy gimbali oraz obudowy elektroniki. Technologia sprawdza się szczególnie przy elementach wymagających dokładnych wymiarów, wysokiej sztywności i powtarzalności w produkcji seryjnej.
Tak, ale nie zawsze jest to rozwiązanie optymalne. Z aluminium możemy wykonać sztywną i precyzyjną konstrukcję, jednak przy dużych gabarytach masa frezowanej ramy może być wyższa niż konstrukcji kompozytowej. Z tego powodu w wielu projektach stosuje się połączenie obu materiałów – frezowane elementy aluminiowe odpowiadają za precyzyjne połączenia i przenoszenie obciążeń, a włókno węglowe pozwala ograniczyć masę większych elementów konstrukcyjnych.
Przy produkcji seryjnej frezowanie CNC może być korzystniejsze, gdy obudowa musi zapewniać wysoką powtarzalność, trwałość, precyzyjne dopasowanie albo skuteczne odprowadzanie ciepła. Druk 3D pozostaje natomiast praktycznym rozwiązaniem przede wszystkim dla prototypów i krótkich serii, w których istotna jest szybka modyfikacja geometrii.