Per eliminare la necessità di schiere di macchine utensili per il progetto del jet Vision SF50, Cirrus ha convertito un robot di produzione a 6 assi (un KUKA KR-100 HA L80 ad alta precisione) in una fresatrice CNC.
Per il progetto del nuovo jet Vision SF50, Cirrus Aircraft utilizza il CAM2 Laser Tracker per convalidare la configurazione del robot di produzione KUKA KR-100 HA L80, “convertito” in una fresatrice, in modo da assicurarne l’assoluta precisione di posizionamento, ridurre la quantità e la complessità delle attrezzature necessarie e tagliare del 60% i costi di lavorazione.
di Anita Gargano
Da oltre 25 anni Cirrus (www.cirrusaircraft.com) produce i due velivoli per aviazione generale con motore a pistoni più venduti al mondo: Cirrus SR 22 e Cirrus SR22T, caratterizzati da un design, una qualità e un livello tecnologico senza pari. Utilizzando un approccio analitico, l’azienda si affida alle best practice industriali per l’analisi e la modellazione. Questo metodo consente di comprendere le caratteristiche strutturali dei materiali e dei componenti per poi elaborare un modello computerizzato. Il processo inizia con la previsione, tramite analisi, delle caratteristiche delle strutture composite, seguita dalla convalida dei dati raccolti mediante modelli computerizzati.
Questo processo è costoso, ma dimostra l’impegno di Cirrus nel garantire massima qualità e sicurezza. L’approccio analitico ha caratterizzato anche lo sviluppo del Cirrus Vision SF50, un jet privato monomotore ad ala bassa. Il Vision SF50 è stato progettato per inserirsi nella nicchia di mercato creatasi tra gli aerei a pistoni e i business jet leggeri.
Cirrus aveva bisogno di una tecnologia capace di convalidare in tempo reale i percorsi di rifinitura e le precisioni di foratura senza causare potenziali difetti in un componente fisico per effetto di tentativi errati.
IL PROGETTO DEL JET PRIVATO MONOMOTORE
Per eliminare la necessità di schiere di macchine utensili per il progetto del nuovo jet Vision SF50, Cirrus ha investito tempo e denaro nella conversione di un robot di produzione a 6 assi in una fresatrice CNC. Questo robot, un KUKA KR-100 HA L80 ad alta precisione, utilizza una telecamera per localizzare un pezzo, eseguire l’allineamento, praticare i fori richiesti e infine rimuove eventuali bave in eccesso per rifinire la forma finale del componente.
Il robot KUKA (www.kuka-robotics.com) offre un raggio di lavoro di 2,7 m ed è montato su una guida ad asse lineare di 12,19 m, appena sufficiente per alloggiare l’ala dell'SF50 Vision, lunga oltre 11,58 m. La struttura della fusoliera è larga 1,55 m, alta 1,2 m e lunga 9,42 m. Trattenuti in posizione da un banco aspirante, anche i componenti di dimensioni inferiori, dell’ordine anche di 15 x 10 x 5 cm, possono essere tagliati dal robot. I componenti di dimensioni maggiori, invece, utilizzano attrezzature di supporto dedicate.
OBIETTIVO: CONVALIDARE LA CONFIGURAZIONE DEL ROBOT
Cirrus aveva quindi bisogno di una soluzione che gli consentisse di convalidare la configurazione del robot assicurandone l'assoluta precisione di posizionamento. Cercava una tecnologia capace di convalidare in tempo reale i percorsi di rifinitura e le precisioni di foratura senza causare potenziali difetti in un componente fisico per effetto di tentativi errati. Per molti progetti Cirrus utilizza un modello ScanArm di CAM2 (www.cam2.it) da 3,66 m con una sonda di scansione in abbinamento a una CMM fissa a ponte. Tuttavia, in considerazione della portata e della precisione richiesta per questo progetto, nessuno dei due sistemi offriva la soluzione ideale per la mappatura del robot KUKA. Per mappare adeguatamente il robot per le attività di rifinitura e foratura, Cirrus ha quindi integrato nel proprio processo un CAM2 Laser Tracker.
Grazie all’ampio volume di lavoro (diametro di 70,1 m) e al sistema di tracciamento automatico SMR, ossia a retroriflettori sferici montati, il Laser Tracker rappresenta lo strumento ideale per la mappatura del robot. L'ampio volume di lavoro evita il riposizionamento di un braccio di misurazione con volume inferiore, procedura che dopo diversi tentativi può portare rapidamente la precisione generale al di sotto di limiti accettabili. La possibilità di misurare qualsiasi punto della cella robot con il Laser Tracker si è rivelata determinante per il buon esito del progetto.
Per mappare adeguatamente il robot per le attività di rifinitura e foratura, Cirrus ha integrato nel proprio processo un CAM2 Laser Tracker.
UNO STRUMENTO UNICO
Durante la configurazione e la mappatura, il Laser Tracker è stato dedicato alla cella robot a tempo pieno per otto settimane. Grazie all’SDK, il kit per lo sviluppo di software di CAM2, Cirrus ha fatto in modo che il programma del robot comunicasse al Laser Tracker il corretto posizionamento e gli ordinasse di effettuare una misurazione. Successivamente la posizione reale viene confrontata con quella nominale generando una tabella di compensazione sulla base della quale la posizione viene perfezionata e il robot viene spostato nel punto corretto.
Al termine di un processo di configurazione e mappatura è quindi possibile garantire la precisione dei fori e delle rifiniture ancora prima di tagliare il primo componente. Attualmente il Laser Tracker è utilizzato diverse volte a settimana per ispezionare i sottogruppi dei velivoli e le macchine utensili. L’ampio volume di lavoro, la precisione superiore e la versatilità ne fanno l’unico strumento utilizzabile per molti dei componenti di grandi dimensioni prodotti da Cirrus.
Cirrus Vision SF50 è un jet privato monomotore ad ala bassa.
MISURAZIONI IN TEMPO REALE
Il CAM2 Laser Tracker ha permesso a Cirrus di effettuare misurazioni in tempo reale durante la manipolazione del robot invece di tagliare un particolare o praticare un foro prima di misurarlo e di apportare le necessarie correzioni in base ai dati raccolti. Inoltre, il Laser Tracker ha fatto sì che Cirrus potesse continuare a utilizzare le proprie CMM tradizionali per i componenti in produzione esistenti.
L’utilizzo del CAM2 Laser Tracker ha permesso a Cirrus di ridurre del 60% i costi di lavorazione, contenendo al minimo la quantità e la complessità delle attrezzature di rifinitura e foratura. Grazie anche all'agilità con cui il sistema robotico è in grado di adattarsi rapidamente alle modifiche di progetto, questo permetterà una riduzione generale dei tempi e dei costi dell’intero programma SF50 Vision, avvicinando la certificazione dell’FAA. Il CAM2 Laser Tracker Vantage si è dimostrato la soluzione completa che Cirrus stava cercando, ossia uno strumento ideale per la calibrazione del robot, la progettazione, la fabbricazione, la convalida e la regolazione degli utensili.
Il CAM2 Laser Tracker Vantage si è dimostrato per Cirrus uno strumento ideale per la calibrazione del robot, la progettazione, la fabbricazione, la convalida e la regolazione degli utensili.