Een volledig voorspelbaar en meetbaar inductielasproces

Producten en materialen bestemd voor de luchtvaart moeten aan hoge kwaliteitseisen voldoen. De wens en de plannen voor een systeem dat productontwerpen vooraf kan toetsen, is er bij Fokker Aerostructures al een aantal jaar. Dit zou huidige verspillingen en vertragingen in het productieproces tegen moeten gaan. Door dit werkpakket krijgen die plannen inmiddels vorm in samenwerking met partners TU Delft en S&T. Nieuwbakken werkpakket-leider Martijn Welsink (Fokker Aerostructures) legt uit hoe het ervoor staat met het project.

Trial-and-error

‘Momenteel is het productieproces voor composiet-producten door middel van inductielastechniek bij Fokker Aerostructures een kwestie van trial-and-error’, begint Martijn, ‘Wanneer we een nieuw idee hebben, beginnen we meteen met ontwerpen en bouwen. Of het product sterk genoeg en serierijp is, weten we pas wanneer we de productie starten. Dat brengt veel risico met zich met en dan grijp je al snel terug op het oude en vertrouwde.’ Het is een reactie die innovatie in de weg staat: ‘We nemen dan geen risico’s, want een snelle doorlooptijd is het belangrijkst met het oog op onze leverplicht’, legt Martijn uit.

Procesvalidatie is nu nog een kostbare stap: ‘Elke week lassen we een proefstukje, dat we vervolgens aan een stress-test onderwerpen. Is het sterk genoeg? Dan hebben we ons proces voor de komende week vastgelegd. En zelfs dan kunnen we pas na het productieproces controleren of het product aan de kwaliteitsvoorwaarden voldoet.’

‘Met dit werkpakket ontwikkelen we een manier om voorafgaand aan productie een simulatie te kunnen draaien die het eindresultaat voorspelt, vervolgt hij, ‘Daarnaast geeft het ons de mogelijkheid om te kijken naar factoren waar we nu nog amper zicht op hebben. We weten nu bijvoorbeeld nauwelijks welke invloed gereedschappen en mallen hebben op het inductielasproces. Hoe zit het met de warmtehuishouding, welke gevaren brengt dit met zich mee? We willen grip krijgen op dat soort factoren.’

Simulatie van het inductielasproces

Een van de uitdagingen van dit werkpakket zit hem in het feit dat het onderzoek extern is belegd bij TU Delft: ‘Dat vraagt van ons een mate van pro-activiteit die ervoor zorgt dat het onderzoek ook daadwerkelijk meerwaarde heeft voor Fokker’, vertelt Martijn, ‘Daar hebben we in de opstartfase de teugels wat teveel laten vieren.’

Inmiddels verloopt dit proces al beter en kan Martijn zich meer toespitsen op de inhoud: ‘Uit de vele mogelijke simulatiemodellen, koos TU Delft voor ‘Comsol’. Met dit systeem worden momenteel basisfunctionaliteiten getest met één type materiaal. Dat moeten er straks natuurlijk meer zijn’, bevestigt Martijn.

Het model kan inmiddels voorspellingen maken voor een dynamisch inductielasproces, zoals dat in de praktijk gebeurt: ‘Dat was wel een mooi moment, toen de stap werd gezet van theoretische, naar praktische toepassing’, vindt hij. Het model doet nu voorspellingen en bij TU Delft testen ze of deze overeenkomen met de werkelijk. ‘Tot nu toe ziet het er goed uit’, meent Martijn.

Een volwaardig voorspellend systeem

In de basis staat het systeem, maar er zijn nog een aantal kritieke punten die het project kunnen maken of breken, Martijn: ‘Wij werken met CATIA om 3D-modellen te ontwerpen. In een ideale wereld kunnen wij deze in het simulatiemodel importeren, zodat we direct kunnen zien of het ontwerp aan alle eigenschappen voldoet van een robuust inductielasproces. Daarnaast is het belangrijk dat we de complexiteit van het systeem gaan opvoeren, door bijvoorbeeld materiaaleigenschappen toe te voegen. We weten nu nog niet welke eigenschappen belangrijk zijn voor het inductielasproces. Denk hierbij aan geleiding of weerstand van het materiaal. Ook de configuratie van het eindproduct zorgt voor veel variabelen die allemaal in het systeem verwerkt moeten worden. En alles heeft een specifiek inductielasproces nodig.’

Martijn weet hoe de nabije toekomst eruit moet zien: ‘We hebben een inductielasrobot met een testopstelling speciaal voor WCCS-projecten. Deze opstelling en onze CATIA-ontwerpen moeten verwerkt worden in de simulatiesoftware van Comsol. Dan kan ik echt aan de slag; alles wat door de simulatie wordt voorspeld, kunnen wij dan toetsen aan de realiteit met onze testopstelling.’

Terug naar project