Szép új nanovilág

A forgácsológépek átlépték a mikrométeres pontosságot, és már a nanométeres tartományban járnak

2018. január 08., hétfő, 06:00

Címkék: autógyártás autóipar autóipari beszállító Fanuc forgácsolás fröccsöntőszerszám optikai technológia orvosi technológia pontosság szerszámgép szerszámgépipar

Sok tényezőt vesznek figyelembe olvasóink új szerszámgép vásárlása előtt, de a pontosság mindig a kiemelt kritériumok között szerepel. Az üzembe helyezéskor mért néhány mikronos pontosság már alapvető elvárásnak számít, még akkor is, ha sok alkalmazás esetében ennek ma még nincs döntő jelentősége. A szerszámgépekkel elérhető pontosság azonban már túllépett a mikronokon és a nanométeres tartományba tart – egy eddig ismeretlen világba, amit mind ez idáig csak a biotechnológia eredményeiből ismerhettünk.

Egy forgácsológép pontosságát az azon legyártott munkadarab pontossága szerint, valamint a gyártást befolyásoló tényezők együttes figyelembevétele mellett ítélhetjük meg. A gépiparban használt alkatrészek pontosságával szemben már a modern gyáripar megteremtése óta egyre fokozódtak az elvárások, aminek természetes velejárója az, hogy a gépek precizitásának emelése már az első szerszámgépek megjelenése óta a fejlesztések egyik fő iránya volt. A pontosság – ahogy a termelékenység is – exponenciális mértékben növekedett az újabb és újabb szerszámgép-generációk megjelenésével.

A pontosság növekedése az ipari forradalom kezdetétől napjainkig {Forrás: Dr. Takács György, Szilágyi Attila, Demeter Péter, Barak Antal: Forgácsoló szerszámgépek (Nemzeti Tankönyvkiadó, 2011)}

Charles H. Duell, az amerikai szabadalmi hivatal vezetője 1899-ben fogalmazta meg azóta szállóigévé vált mondatát, miszerint: „Mindent, amit fel lehet találni, azt már feltalálták.” Az azóta eltelt bő évszázad persze már bebizonyította, hogy a nagyok tudnak csak igazán nagyot tévedni. A mechatronika, valamint a szubmikronos és egyéb nanotechnológiák robbanásszerű fejlődését látva pedig biztosak lehetünk abban, hogy a szerszámgépekkel elérhető pontosság még nem érte el elméleti határait. De hol lehet gyakorlati haszna a már a mikrométeres tartományon is átívelő precizitásnak? „Az ultraprecíz forgácsolás tipikusan ott nélkülözhetetlen, ahol az elvárt magas gyártási pontosság alacsony hibatűréssel és nagyobb darabszámmal párosul – mondta Gianluca Tristo, a FANUC műszaki támogató mérnöke. – Ilyen lehet például az autóiparban a HUD lámparendszerek elemeinek és autó-dekorelemek, emblémák gyártása. Megemlítendő az optikai iparban a műanyagfröccsöntő gépek formaadó szerszámainak részletes kimunkálása különlegesen precíz termékekhez, ezenfelül pedig a biotechnológia és az óra- és ékszeripar területét lehetne még kiemelni alkalmazási területként. A lista természetesen ennél sokkal hosszabb, hiszen a technológia bemutatása még nagyon friss, és az ipar még csak most fogja felfedezni a benne rejlő lehetőségeket.”

Szerszámgép a nanométeres pontossághoz

A hannoveri EMO kiállításon gyártási körülmények közt mutatták be a FANUC Robonano α-NMiA gyártógépet, ami újraértelmezi a szerszámgépek elméleti pontosságáról szóló eddigi elképzeléseinket. Ha szemléltetni akarjuk az új mérettartományt, azt röviden úgy tehetjük meg, hogy magunk elé képzeljük a milliméter egymilliomod részét (pontosan ennyi egy nanométer). Összehasonlításképpen: ez már csaknem megegyezik a testünkben lévő DNS-hélix átmérőjével!

Egy szerszámgép pontosságát leginkább annak megmunkálási pontossága jellemzi, ami az elkészült alkatrészek alakhűségével és felületminőségével, valamint a felület méret- és helyzetpontosságával mérhető – figyelembe véve a méretszóródást is. Milyen értékek érhetők itt el az új fejlesztéssel? A japán gyártó legújabb ultraprecíz szerszámgépe 200 nm-es pontosságra képes. Vessük össze: a látható fény 380 (ibolya) és 780 nanométeres hullámhosszok között terjed. Az optikai komponensek gyártására is kiválóan alkalmas gép 3 mm átmérőjű optikai lencséket például 52 nm alakhiba (PV) és 1,3 nm felületi érdesség mellett képes legyártani.

A megmunkálási pontosságra mindig döntő hatást gyakorol a gép geometriai pontossága is, melyet a gép a gyártási folyamat során nyer el. A geometriai pontosság a fő szerkezeti elemek gyártási és szerelési pontosságán (a felületek és szánok alakhűségén, illetve egymáshoz viszonyított helyzetpontosságán, valamint a mozgások pálya menti pontosságán) áll vagy bukik. Óriási előnnyel indul ebben a versenyben a Robonano, hiszen a FANUC egyedülállóan széles portfólióval rendelkezik az automatizálási technológiák terén, így minden lényeges alkatrészt házon belül, saját fejlesztésekkel képes előteremteni, ami jótékony hatással van az elérhető geometriai pontosságra is.

Ultraprecíz gép tömegtermeléshez

„A Robonano legkiemelkedőbb tulajdonsága az a 0,1 nanométeres programozhatósági felbontás, amely a piacon elérhető legsimább és legjobb tengelymozgási pontosságot garantálja – jelentette ki Gianluca Tristo. – Ezenfelül képes megfelelni a legszigorúbb felületminőségi és formabéli elvárásoknak, ami kifejezetten előnyös és formabontó optikai eszközök gyártásakor. A pontosság nem ment a megbízhatóság és könnyű használhatóság kárára, ezért a Robonano valódi megoldást jelent az ultraprecíz alkatrészek tömeggyártásához.”

Óra- és ékszeripari alkatrész

Anyag: sárgaréz

Munkadarab mérete: Ø50 mm

Vágószerszám: monokristályos gyémánt

Felületi érdesség: Ra 1,3 nanométer

A gép munkatere 300 × 210 mm méretű munkadarabok megmunkálására alkalmas. A Robonano elsődleges felhasználási területei jelenleg az optikai ipar mellett az okostelefonok lencséinek gyártása, az informatikai gyártás, valamint az orvosi ipar, de az autóipar és a félvezetőgyártás is sokat profitálhat a tömegtermelésben is használható ultraprecíz szerszámgépből.

Bár a FANUC Robonano még nem érhető el Európában, de a gyártó japán ügyfelei már tesztelik az egyedülálló képességekkel felvértezett szerszámgépet. Az öreg kontinens high-tech gyártó cégei számára jó hír, hogy körültekintő fejlesztés és tesztelés után a FANUC Robonano α-NMiA hamarosan bevezetésre kerül a külpiacokon, tehát Európában is. „Nagyon várjuk már azt a pillanatot, amikor a gép valós gyártási feladatokban is kivívja majd az elismerést” – zárta a beszélgetést Gianluca Tristo.

Molnár László

Keresés
Bejelentkezés / Regisztráció
Média Partnerek