Наиболее распространенным методом постройки судов из пластмасс является формирование корпуса с монолитной оболочкой. Обычно, на поверхность матрицы сначала наносят декоративный поверхностный слой, а затем ламинируют матом или тканью, пока не будет достигнута нужная толщина обшивки или необходимая прочность на разрыв [1].
Изготовление матрицы – самая сложная, затратная и долгая стадия технологического процесса производства судов из композита. Затраты на эту операцию могут превышать 70% от себестоимости всего изделия. Ситуация осложняется тем, что, как правило, матрица имеет сложную форму и значительные размеры. Поэтому предприятия ищут возможности сократить трудоемкость данной операции.
Перед производителями композитных корпусов стоит задача по построению высокорентабельного производства целого ряда крупногабаритных деталей, которое к тому же должно быстро реагировать на возможные изменения в конструкции.
Такое производство возможно только при использовании самых современных подходов на всех этапах жизненного цикла изделия. На стадиях проектирования и подготовки производства необходимо применять связки из CAD/CAM систем. Механическая обработка матриц должна происходить на современных многоосевых обрабатывающих центрах (ОЦ). Подобные станки — это сложное крупногабаритное оборудование. Чтобы инвестиции в оборудование были эффективными, оно должно позволять совмещать различные операции, быстро производить переналадку и работать с минимальными временными потерями.
Компания Ferreti специализируется на постройке моторных яхт класса «люкс». Чтобы оставаться на этом конкурентном рынке, фирма вынуждена постоянно совершенствовать свою продукцию и использовать самые передовые технические решения. Изготовление монолитных пластиковых корпусов было одним из узких мест всего производства. Решением проблемы стало внедрение 5-осевого портального ОЦ Poseidon производства итальянской фирмы CMS.
Сейчас это оборудование используется на верфи для обработки матриц и различных композитных деталей.
Для удешевления и ускорения создания матрицы ее изготовливают в несколько этапов из разных материалов.
На первом этапе делается конструкционная поддержка из дешевого материала (например пенополистирола). Заготовка устанавливается и закрепляется в рабочей зоне станка. Далее, с помощью устройства резки горячей струной происходит черновая обработка, в след за которой, при необходимости, заготовка фрезеруется. В результате этой операции получается основа матрицы, которая упрощенно повторяет контур будущего изделия (рис. 1).
|
Рис. 1. Обработка сделанной из пенополистирола основы для матрицы
/ "Пумори-северо-запад", ООО |
На втором этапе на конструкционную поддержку наносится слой модельной пасты. После отверждения, которое происходит при комнатной температуре, заготовка матрицы обрабатывается механически, как обычный модельный пластик. Нанесение пасты может происходить как в ручном, так и в автоматизированном режиме. Во втором случае фрезерная голова станка заменяется на программно управляемый экструдер. С его помощью удается избежать перерасхода материала и получить однородный по структуре и толщине слой, который впоследствии хорошо обрабатывается резанием (рис. 2, рис. 3).
|
Рис. 2. Нанесение пасты вручную
/ "Пумори-северо-запад", ООО |
|
Рис. 3. Нанесение пасты в автоматизированном режиме
/ "Пумори-северо-запад", ООО |
На завершающем этапе заготовка матрицы проходит высокоскоростную многоосевую фрезерную обработку, в ходе которой формируется окончательная геометрия детали. Станок может осуществлять резание сразу по пяти осям — это позволяет получить поверхность практически любой формы и при этом достичь хорошей шероховатости, что является обязательным для такой детали (рис. 4). Контроль основных размеров детали происходит на станке с помощью системы автоматического измерения. Цикл измерения встроен в программу обработки.
|
Рис. 4. Высокоскоростное фрезерование матрицы. / "Пумори-северо-запад", ООО |
ОЦ имеет портальную схему, поэтому его рабочая зона может быть весьма значительной в продольном направлении. Это дает возможность разместить в ней несколько изделий и, тем самым, сократить временные потери на переналадку, так как каждая матрица в станке может находиться на разной стадии технологического процесса (рис. 5).
|
Рис. 5. Две матрицы на разных стадиях изготовления в рабочей зоне станка
/ "Пумори-северо-запад", ООО |
Помимо матриц данное оборудование используется для окончательной обработки уже готовых пластиковых деталей: обрезки краев, сверления отверстий, фрезерования окон и карманов.
Внедрение 5-осевого ОЦ CMS Poseidon позволило производителю Feretti вести механическую обработку различных изделий из самых разных материалов, сохраняя высокую точность и стабильность размеров. Помимо этого станок может осуществлять аддитивные операции (нанесение слоя модельной пасты) при использовании автоматизированного экструдера. С помощью данного ОЦ удалось создать гибкий, быстрый, отлаженный технологический процесс, который привел к снижению затрат и значительному сокращению сроков производства монолитных композитных корпусов, позволил в несколько раз быстрее выводить на рынок новые модели.
В России решения CMS представляет один из крупнейших поставщиков оборудования для механообработки — компания «Пумори-северо-запад», которая входит в Корпорацию «Пумори» и уже больше 10 лет оказывает инжиниринговые услуги промышленным предприятиям.
1. Романов А. Д., Чернышов Е. А., Романова Е. А. Обоснование выбора материала корпуса малого учебного судна из композитных материалов // Современные наукоемкие технологии. 2015. №3 С.76-80.