Usinagem de precisão de PEI para o setor aeroespacial: como a KGL Machinery resolveu o desafio mais complexo da SAFRAN em relação a polímeros.

Perfil da empresa: KGL Machinery (KINNEX PRECISION)

Fundada em 2013 em Shenzhen, China, a KGL Machinery cresceu de uma startup com 2 máquinas CNC para uma instalação com mais de 100 máquinas, ocupando uma área de 1.143 metros quadrados. Atendemos mais de 200 clientes globais nos setores aeroespacial, médico, robótico, de semicondutores e de petróleo.

Liderança: Dr. Jason Hu

Nosso fundador e gerente geral, Dr. Jason Hu, é engenheiro mecânico com 26 anos de experiência na indústria e doutorado pela NLBA Business University, na Holanda. Sua pesquisa de doutorado sobre manufatura enxuta foi implementada diretamente na KGL, alcançando precisão de ±0,003 mm em equipamentos Mazak de 5 eixos e uma redução de 30% no ciclo de produção.

Infraestrutura de Qualidade

• Hexagon GLOBAL S 07.10.07 + Zeiss CAPTUM 7/10/6 CMMs Verity (precisão de 0,0015 mm)
• Espectrômetro de liga Olympus DPO6500
• Medição da dimensão da imagem Keyence IM-8010 (0,003 mm)
• Sistema de controle de qualidade de três níveis IQC-IPQC-FQC

O Desafio: Componentes do Tratamento de Esgoto SAFRAN PEI

Cliente e Aplicativo

A SAFRAN, uma fabricante francesa de equipamentos originais (OEM) aeroespaciais de nível 1, necessitava de uma série de componentes de PEI (polieterimida/ultem) para um sistema de tratamento de águas residuais de aeronaves. As peças precisavam suportar pressão interna de até 3 bar, ciclos térmicos de -40 °C a +80 °C e exposição a fluidos aeroespaciais, mantendo uma tolerância geométrica de ±0,01 mm.

Material: Röchling PEI alemão

PEI foi obtido diretamente de Röchling Engineering Plastics GmbH Na Alemanha, sob protocolos de nível aeroespacial. Principais propriedades:

Quatro desafios críticos

1. Deformação extrema e rebarbas: A tenacidade do PEI causa recuperação elástica e bordas irregulares durante a usinagem.

2. Tolerância de ±0,01 mm com sensibilidade térmica: o calor da usinagem causa deriva dimensional; o coeficiente de expansão térmica (CTE) de 56 ppm/°C torna o controle de temperatura essencial.

3. Baixa soldabilidade: A alta Tg do PEI resiste ao amolecimento térmico; os métodos de soldagem convencionais falharam.

4. Impressão 3D e Moldagem por Injeção Rejeitadas: A manufatura aditiva produziu tolerâncias de ±0,1-0,3 mm e propriedades anisotrópicas; a moldagem por injeção exigiu ferramentas de mais de US$ 50 mil e um prazo de entrega de 12 a 16 semanas para apenas 200 a 500 unidades por ano.

Nossa solução: CNC Mazak de 5 eixos + 9 eixos + Soldagem proprietária

Equipamento: Cluster Mazak de 5 eixos

Cinco Mazak 5 eixos Os centros VARIAXIS C-600 / J-500 proporcionaram a flexibilidade geométrica necessária para usinar canais internos complexos, portas assimétricas e seções de paredes finas em uma única configuração, eliminando erros de reposicionamento que comprometeriam a tolerância de ±0,01 mm.

• Precisão de posicionamento: ±0,003 mm
• Controle: CNC Mazak SMOOTHX com compensação térmica
• Dimensões da área de trabalho: Ø500-600mm

Equipamento: Torno-fresador Mazak de 9 eixos

Para componentes que combinam características cilíndricas e prismáticas, utilizamos dois centros de torneamento e fresamento de 9 eixos Mazak INTEGREX i-250H/HS:

• Precisão de posicionamento: ±0,003 mm
• Diâmetro de torneamento: Ø670mm
• Comprimento de torneamento: 1.011 mm / 1.519 mm
• Vantagem principal: Fixação única para torneamento + fresamento + furação + fresamento lateral — essencial para PEI termicamente sensível.

A capacidade de fixação única do INTEGREX foi decisiva: cada refixação introduz perturbação térmica e tensão mecânica. Ao concluir todas as operações em uma única configuração, mantivemos o equilíbrio térmico e atingimos um Cpk > 1,67.

Estratégia de usinagem: Otimização multiparamétrica (MPO)

Desenvolvemos uma estratégia MPO proprietária que otimiza simultaneamente sete variáveis ​​interdependentes em nossas plataformas Mazak:

Resultado: redução de 72% na formação de rebarbas, melhoria de 85% na estabilidade dimensional.

Gestão Térmica: TDMS

Nosso sistema proprietário de gerenciamento de dinâmica térmica (TDMS) integra modelagem preditiva por elementos finitos (FEA), termografia infravermelha e compensação CNC em tempo real por meio da interface de programação macro Mazak SMOOTHX. O sistema de circuito fechado atinge uma precisão de compensação térmica de ±2 mícrons — bem dentro do nosso orçamento de tolerância de ±10 mícrons.

Revolucionário processo de soldagem ultrassônica

Após 8 meses de pesquisa e desenvolvimento, desenvolvemos um sinal proprietário de 35 kHz. Soldagem ultrassônica Processo com um direcionador de energia micro-serrilhado (passo de 0,1 mm) que aumenta a área efetiva de soldagem em 40%:

Resultados e Verificação de Qualidade

Inspeção Dimensional (Amostra)

Todas as medições foram realizadas em máquinas de medição por coordenadas (MMCs) Hexagon/Zeiss (resolução de 0,0015 mm) após 24 horas de estabilização térmica:

Métricas de controle de processo

Por que a usinagem CNC da Mazak supera a impressão 3D e a moldagem por injeção?

Ao decidir como fabricar componentes de PEI para o setor aeroespacial, os engenheiros geralmente avaliam a impressão 3D, a moldagem por injeção e a usinagem CNC. Eis por que a usinagem CNC é superior para necessidades de baixo volume e alta precisão:

Para as 200 a 500 unidades/ano da SAFRAN, com canais internos complexos e sem ângulos de inclinação, a usinagem CNC de 5 eixos + 9 eixos da Mazak foi o único método viável.

Galeria de componentes

Figura 1: Montagem dos componentes PEI

Figura 1: Conjunto do componente primário PEI - geometria complexa com múltiplas portas usinada no centro de 5 eixos Mazak VARIAXIS J-500.

Figura 2: Detalhe da geometria interna

Figura 2: Canais internos e detalhes da cavidade mostrando o acabamento superficial de precisão.

Figura 3: Geometria de precisão em vista superior

Figura 3: Arranjo simétrico de portas com transparência óptica em PEI âmbar.

Figura 4: Componente circular de PEI

Figura 4: Componente circular complexo com múltiplas portas de precisão e canais internos.

Figura 5: Impulsor/Disco de PEI

Figura 5: Componente do impulsor com geometria de pás complexa para manuseio de fluidos.

Figura 6: Carcaça PEI com múltiplas funcionalidades

Figura 6: Carcaça principal com ressaltos de montagem, furos e superfícies de interface.

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Perguntas frequentes (FAQ)

P: Por que o PEI (Ultem) é difícil de usinar?
A: O PEI possui uma alta temperatura de transição vítrea de 217°C e um alto coeficiente de expansão térmica (CTE) de 56 ppm/°C, o que o torna extremamente sensível ao calor de usinagem, causando rápida expansão térmica e deriva dimensional.

P: Por que escolher a usinagem CNC em vez da impressão 3D ou da moldagem por injeção para componentes de PEI aeroespaciais?
A: A manufatura aditiva não possui a integridade estrutural necessária nem tolerâncias mais rigorosas (produzindo ±0,1–0,3 mm contra ±0,01 mm da usinagem CNC). A moldagem por injeção exige custos proibitivos de ferramental (mais de US$ 50 mil) e prazos de entrega de 12 a 16 semanas, o que é impraticável para lotes de produção baixos a médios (200 a 500 unidades/ano).

P: Como a KGL consegue tolerâncias rigorosas de ±0,01 mm em polímeros sensíveis à temperatura?
A: Combinamos a otimização multiparamétrica (MPO) em plataformas Mazak de 5/9 eixos, velocidades de fuso de baixa geração de calor, ferramentas PCD personalizadas e nosso sistema proprietário de gerenciamento de dinâmica térmica (TDMS) para compensação térmica em tempo real.

Conclusão

O projeto SAFRAN PEI demonstra o que 26 anos de experiência em usinagem, a tecnologia Mazak de 5 e 9 eixos e investimentos sistemáticos em P&D podem alcançar. Ao solucionar problemas que a impressão 3D e a moldagem por injeção não conseguiram, a KGL Machinery (KINNEX PRECISION) provou que a manufatura de precisão chinesa pode fornecer componentes poliméricos aeroespaciais personalizados com tolerância de ±0,01 mm.

A nossa combinação de centros de torneamento e fresamento Mazak VARIAXIS J-500 de 5 eixos e Mazak INTEGREX i-250H/HS de 9 eixos, gestão térmica TDMS proprietária e soldagem ultrassônica avançada cria uma capacidade verdadeiramente diferenciada para PEI, PEEK, POM e outros polímeros de alto desempenho.

Como fornecedora líder de serviços de usinagem PEI na China, a KGL Machinery oferece capacidade comprovada, certificação AS9100D e posicionamento competitivo para OEMs globais — respaldada por mais de 100 máquinas, mais de 110 funcionários e 13 anos de busca incessante pela excelência em precisão.

Resposta técnica em 24 horas | Prototipagem rápida em 48 horas | Rastreabilidade completa da qualidade

Sobre o autor

O Dr. Jason Hu é o Gerente Geral da KGL Machinery & Electronics Co., Ltd. Ele possui graduação em engenharia mecânica e doutorado pela NLBA Business University, na Holanda, com 26 anos de experiência em usinagem de precisão. Sob sua liderança, a KGL cresceu de 2 máquinas em 2013 para mais de 100 máquinas, atendendo a mais de 200 clientes globais.

Contato

KGL Machinery & Electronics Co., Ltd.
Site: www.kglmfc.com | www.kglprecision.com
E-mail:kgl@kglmfc.com
Localização: Shenzhen, Guangdong, China
Instalações: área de produção de 12.300 pés quadrados.
Certificações: ISO 9001:2015 | ISO 13485:2016 | AS9100D | Empresa Nacional de Alta Tecnologia