GKN Aerospace Produção de motores sem turbulências

Mikael Alm, Engenheiro Industrial de IoT na GKN: "Produzimos componentes para motores de aeronaves. No meu departamento, ND Digital, trabalhamos com máquinas-ferramentas de precisão. Monitorizamos as nossas máquinas com a ajuda de sensores, para que tudo funcione perfeitamente e não aconteça nada de inesperado. Utilizamos diferentes sensores para garantir um processo de produção sem falhas. Há cerca de 3 anos que utilizamos sensores de vibração da ifm. Eles monitorizam os fusos das nossas máquinas-ferramentas."

Existem várias operações em metalurgia que são totalmente automatizadas e efectuadas por computadores. As cabeças de fresagem trabalham o metal a altas velocidades de rotação. As ferramentas de corte criam veios ao micromilímetro e as brocas fazem furos exactos. É assim que os componentes de alta precisão para turbinas de aviões, entre outros, são fabricados no mais curto espaço de tempo.

Assegurar uma maquinação sem falhas e sem problemas da peça de trabalho é a prioridade máxima. Esta é a única forma de garantir continuamente uma elevada qualidade do produto. Devido à elevada velocidade de maquinação e às forças do processo, são necessários sistemas de diagnóstico de reação rápida, que detectem imediatamente danos na ferramenta ou colisões durante a maquinação e que parem imediatamente o processo, evitando assim danos na máquina e na peça. O diagnóstico permanente de vibrações provou ser o melhor método para este propósito.

Os mais pequenos desiquilíbrios mostram os erros

A peça central deste sistema é um sensor de vibração altamente sensível e extremamente fiável da ifm electronic, empresa especialista em sensores, que é montado diretamente na caixa do fuso. O sensor de vibração do tipo VSA é um pequeno sensor de aceleração micromecânico que detecta continuamente as vibrações em superfícies de máquinas não rotativas.

O VSA é tão sensível que detecta até o mais pequeno dano numa cabeça de fresagem que, por si só, tem apenas o tamanho de um milímetro devido ao desequilíbrio que ocorre. As alterações nas forças de corte que podem, por exemplo, ser causadas por uma broca romba ou demasiada limalha são detectadas e comunicadas a uma unidade de diagnóstico devido às características de vibração alteradas. Na GKN, a unidade de avaliação VSE100 é da ifm. Processa os sinais de até quatro sensores de vibração e pode acionar um aviso ou uma paragem da máquina em caso de avaria. Os dados são transmitidos para o controlador de nível superior via Ethernet.

Os valores limite para a deteção de vibrações e colisões podem ser armazenados no controlador da máquina para cada ferramenta e para cada passo do processo. Para os determinar antecipadamente, é executado um ciclo de programa no modo de aprendizagem. Os dados individuais de vibração e os valores de tolerância ajustáveis são armazenados no controlador para cada ferramenta. Se estes valores forem ultrapassados durante a maquinação, isto é interpretado como um erro e emite uma mensagem de aviso ou pára a maquinação, dependendo da amplitude da vibração.

Outra função de proteção é a monitorização do estado do fuso. O desgaste dos rolamentos da complexa mecânica do fuso é detectado e sinalizado com base em características de vibração invulgares. Isto proporciona ao utilizador uma segurança adicional.

Outros sensores

O sistema de avaliação tem duas entradas analógicas, onde podem ser integrados sensores adicionais para monitorizar os parâmetros de medição. A GKN utiliza inúmeros sensores de pressão da série PN7 para controlar constantemente a pressão no tubo de refrigeração. Uma queda de pressão pode interromper o processo de arrefecimento e danificar a ferramenta e a peça de trabalho. É por isso que os sensores sinalizam se a pressão de funcionamento é demasiado baixa num caso de falha.

A GKN ligou todos os sensores ao controlador central através do sistema de barramento AS-i. Um cabo plano de dois fios transmite sinais de até 127 sensores com a ajuda de módulos IO AS-i para o mestre AS-i. A cablagem de bus reduz significativamente os custos de cablagem e proporciona uma maior flexibilidade de instalação.

Avaliação

A GKN utiliza o SMARTOBSERVER para monitorizar e analisar o estado da máquina. Este software foi especialmente desenvolvido pela ifm para a monitorização do estado das instalações. Todos os valores medidos pelos sensores encontram-se aqui. Além de ilustrar todos os valores do processo e os seus limites, o software cria, por exemplo, análises de tendências, ajudando a otimizar o processo de produção.

Mikael Alm explica: "É muito importante para nós compreender o que acontece durante o processo de produção. Os nossos produtos são muito caros e temos de ser capazes de efetuar melhorias quando os processos não são totalmente verdadeiros. Podemos utilizar os dados recolhidos do SMARTOBSERVER na nossa própria ferramenta de análise, fazendo assim avaliações precisas e agindo em conformidade." A gestão extensiva de alarmes do software ifm permite a manutenção das máquinas baseada na condição.

Conclusão

Com a ajuda de sensores e do SMARTOBSERVER, as máquinas-ferramentas podem ser monitorizadas de forma automática e fiável. As falhas são detectadas a tempo e a operação de manutenção é calculável e baseada nas condições. Isto não só poupa custos, como também assegura a máxima disponibilidade e a mais elevada qualidade do produto.

Conclusão de Mikael Alm: "Durante muitos anos trabalhei com este tipo de manutenção e funciona como é suposto. A solução combinada dos sensores e do software da ifm ajudar-nos-á a compreender e a melhorar o nosso equipamento no futuro, tal como acontece agora. A ifm fornece um excelente apoio ao cliente, que sempre nos ajudou a encontrar uma solução para os nossos problemas." A estreita cooperação com o cliente também se reflecte no slogan da ifm: "ifm - close to you"