Firma Kimla powstała w 1998 roku w Częstochowie. Obecnie zatrudnia w trzech lokalizacjach na terenie tego miasta ok. 350 osób. Historia firmy rozpoczęła się od prostych ploterów tnąco-frezujących CNC zaprojektowanych na własne potrzeby, które były związane z prowadzoną przez Przemysława Kimlę działalnością radiową, a ściślej Radiem One. Na maszynach tych można było frezować ścieżki na drukowanych płytkach, które służyły następnie do wytwarzania wykorzystywanych w radiowych systemach nadawczych i studyjnych urządzeń elektronicznych. Jednak dość szybko okazało się, że istnieje spore grono przedsiębiorstw związanych z branżą elektroniczną zainteresowanych tego typu maszynami – tak narodziła się produkcja obrabiarek CNC w firmie Kimla.
Firma początkowo zajmowała się produkcją frezujących ploterów i wieloosiowych wycinarek CNC przeznaczonych do prac lekkich, niewymagających dużych obciążeń. Maszynami tymi zainteresował się dość szybko przemysł drzewny, a następnie firmy zajmujące się obróbką aluminium i stali. Na ich potrzeby powstawały kolejne generacje coraz mocniejszych wycinarek CNC. Wreszcie do produkcji trafiły wycinarki laserowe, które stały się krokiem milowym w rozwoju firmy. Obecnie obrabiarki CNC firmy Kimla są w stanie obrobić każdy materiał poddający się obróbce skrawaniem. Za ich pomocą można ciąć i frezować tworzywa sztuczne, piankowe, gumy, lite drewno, MDF, sklejkę, materiały twarde, kompozyty, metale i kamień.
REKLAMA
Wycinanie laserowe
Firma Kimla miała to szczęście, że ominęła ją era wycinarek wykorzystujących lasery CO2 i od razu rozpoczęła produkcję maszyn z laserami typu FIBER, projektując korzystające z nich obrabiarki CNC od zera. Dzięki temu są one pozbawione wielu wad występujących w maszynach konkurencji, które przechodziły metamorfozę „od technologii, do technologii”. Po prostu są one mniejsze, konstrukcja ich osłon jest lżejsza, pozwalają na łatwy dostęp do stołu z każdej strony, wyposażone są w funkcjonalne systemy odciągowe i przede wszystkim korzystają z napędów liniowych. Co ciekawe, laser umiejscowiony jest w górnej części maszyny, w specjalnej komorze ponad stołem roboczym, dzięki czemu sama konstrukcja maszyny jest dużo bardziej zwarta.
Co ważne, wycinarki laserowe Kimla dostosowane są do potrzeb klienta i od początku są projektowane pod konkretne zamówienie, w różnych konfiguracjach i z różnymi obszarami roboczymi. Klient może dopasować do potrzeb stopień automatyzacji, moc źródła lasera oraz wyposażenie. Firma Kimla produkuje lasery zarówno z jednym stołem roboczym, jak i wycinarki laserowe z systemem automatycznej wymiany palet, oraz oprogramowaniem do nestingu i przygotowania produkcji.
Silniki liniowe
Przejdźmy teraz do silnika liniowego. Jak wytłumaczyli oprowadzający nas po halach produkcyjnych Gniewomir Żmuda i dyrektor produkcji Piotr Dudek, zasadę działania silnika liniowego najłatwiej można wyobrazić sobie jako rozwinięcie silnika obrotowego z magnesami trwałymi. Zamiast obracającego się pola magnetycznego powstaje tu przesuwające się pole magnetyczne, a w miejsce magnesów umieszczonych na powierzchni wirnika wykorzystuje się magnesy umiejscowione na powierzchni ścieżki magnetycznej. Aby silnik prawidłowo działał, ścieżka magnetyczna musi znajdować się na całej długości ruchu osi, co jest głównym powodem znacznie wyższych kosztów wyprodukowania tego typu napędów. Co więcej, aby mieć wystarczająco dużą sprawność, w silnikach liniowych muszą być stosowane magnesy o wysokiej gęstości energii magnetycznej, a więc w praktyce wyłącznie magnesy neodymowe.
Napędy liniowe muszą zapewnić również możliwość precyzyjnego pozycjonowania lasera czy bramy roboczej. Dlatego firma Kimla stosuje enkodery absolutne brytyjskiej firmy Renishaw pozwalające na pomiar i ustalenie położenia z dokładnością do… 1 nm. Zapewnia to niesamowitą precyzję sterowania i pozycjonowania. Napędy liniowe mają ogromną przewagę nad tradycyjnymi metodami napędu osi obrabiarek. Jak tłumaczy Gniewomir Żmuda, nie istnieje w nich zjawisko luzu zwrotnego, ponieważ pomiar położenia realizowany jest za pomocą liniałów mierzących bezpośrednio przemieszczenia liniowe osi.
Co więcej, nie ma tu też mechanicznych elementów ruchomych, nie ma więc możliwości wystąpienia zjawiska mechanicznego zużycia części, gdyż posuw realizowany jest bezdotykowo przez pole magnetyczne. Nie ma też ograniczeń długości ruchu wynikających z ograniczeń konstrukcyjnych. Brak ograniczenia prędkości obrotowej silnika serwo powoduje, że maszyny mogą być znacznie szybsze, a wyeliminowanie momentu bezwładności elementów obrotowych pozwala na uzyskiwanie większych przyspieszeń.
Samowystarczalność
Obecnie zaledwie 1% napędów w maszynach CNC to napędy liniowe. Wynika to z wysokich kosztów ich produkcji, jednak firma Kimla obeszła w bardzo ciekawy sposób ten problem, co pozwoliło jej wprowadzić ten rodzaj napędu do większości wytwarzanych przez siebie maszyn CNC. Jak to osiągnięto? Okazuje się, że wszystkie silniki liniowe, od początku do końca, powstają na miejscu – w Częstochowie, we własnych zakładach firmy.
Dzięki temu i dzięki wyeliminowaniu pośredników udało się w istotnym stopniu zmniejszyć i zoptymalizować koszty produkcji silnika liniowego. Może być on też w stu procentach dopasowany do potrzeb zamawiającego, czego nie da się uzyskać, stosując gotowe, zakupione u firm trzecich komponenty. Co więcej, przy własnej produkcji koszt silnika liniowego nie jest już na tyle wysoki, aby w drastycznym, nawet kilkukrotnym stopniu, miał zwiększyć końcową cenę gotowej maszyny. Owszem, jest ona nieco droższa, ale nie na tyle, aby klient rezygnował z zakupu.
Drugą, nietypową technologią wykorzystywaną w wycinarkach laserowych Kimli, o której koniecznie trzeba wspomnieć, jest bezuchybowy system sterowania. Systemy sterowania w większości przypadków pochodzą wprost z systemów sterowania maszyn skrawających. Główną ich wadą jest uchybowy system sterowania, w którym to głowica robocza maszyny CNC ma opóźnienia w stosunku do sygnałów interpolatora, czyli komputera sterującego serwonapędami, które odpowiadają za poruszanie poszczególnymi osiami.
Spóźnienie to jest proporcjonalne do prędkości posuwu i nie ma większego znaczenia przy niewielkich prędkościach skrawania realizowanych przez maszyny CNC. Jednak w wypadku wycinarek laserowych, (takich, jakie produkuje Kimla), gdzie szybkość pracy lasera dochodzi – w zależności od typu urządzenia – nawet do 5 m/s a przyspieszenia sięgają wartości 6G (58,86 m/s2), to opóźnienie ma istotne znaczenie dla precyzji i jakości cięcia, zwłaszcza w narożnikach oraz przy cięciu okręgów i zakrzywionych linii. Opracowany przez Kimlę bezuchybowy system sterowania eliminuje te niedoskonałości i pozwala na pracę z dużo wyższymi szybkościami cięcia.
Wszystko, co się da, staramy się wyprodukować sami
System sterowania CNC produkowany jest również na miejscu w fabrykach Kimli. Ze względu na fakt, że nowe rozwiązania są wdrażane do częstochowskich maszyn co kilka miesięcy, użytkownik ma do dyspozycji zawsze najnowocześniejsze rozwiązania. Oprogramowanie sterujące pracuje w środowisku Windows i jest w języku polskim. System sterowania zawiera unikalny moduł dynamicznej analizy wektorów, umożliwiający znaczne zwiększenie wydajności obrabiarki, szczególnie przy skomplikowanych kształtach, a zastosowanie serwonapędów komunikujących się za pomocą Ethernetu czasu rzeczywistego umożliwia wyjątkowo precyzyjne odwzorowanie obrabianych kształtów poprzez minimalizację dynamicznych błędów pozycji.
Samowystarczalność to strategia, która towarzyszy firmie Kimla od zawsze. Większość komponentów do produkowanych przez siebie urządzeń projektuje i wytwarza samodzielnie, bez udziału podwykonawców i zakupu podzespołów w firmach trzecich. Tworzone i opracowywane są tu zarówno komponenty mechaniczne, elektroniczne i oprogramowanie, które są niezbędnymi elementami każdego nowoczesnego wyrobu, w tym maszyn CNC.
To, że firma tworzy niemal w całości swój sprzęt, pozwala uzyskać nie tylko inżynierom, ale również wszystkim pracownikom odpowiednie, niestandardowe umiejętności, które Przemysław Kimla, prezes firmy, uznaje za jeden z największych atutów swojego przedsiębiorstwa. Co ciekawe, firma własnymi siłami, wspomagana jedynie przez zaprzyjaźnionych podwykonawców budowlanych, stawia nowy zakład produkcyjny. W częstochowskiej fabryce powstały m.in. filary, słupy podporowe i konstrukcja stalowa nowej hali.
Ta strategia sprawiła, że wyroby Kimli sprzedawane są na całym świecie, w tym – ostatnio – również w Stanach Zjednoczonych, gdzie firma notuje stale rosnące obroty. Duży udział w sprzedaży ma też rynek skandynawski. Obecnie firma produkuje rocznie ok. 250 maszyn, co oznacza, że z linii produkcyjnych schodzi w przybliżeniu jedna maszyna dziennie – oczywiście biorąc pod uwagę jedynie dni robocze. W sumie na całym świecie pracuje już ponad 4000 maszyn wyprodukowanych w Częstochowie.
Produkcja
Firma Kimla produkuje maszyny należące do czterech głównych grup produktowych. Są to wycinarki laserowe, plotery, do których zalicza się plotery frezujące, centra obróbcze CNC dla stolarstwa i plotery tnące liniowe. Kolejną grupą są centra obróbcze CNC oraz frezarki ramowe do obróbki detali wielkogabarytowych. Firma Kimla produkuje też waterjety i grawerki CNC, w tym grawerki dentystyczne, wykorzystywane m.in. do produkcji protez zębowych.
Proces produkcyjny maszyn, w tym wycinarek laserowych, który zaprezentowali nam Piotr Dudek i Gniewomir Żmuda, zaczyna się od stworzenia projektu konstrukcyjnego urządzenia zamówionego przez klienta. Projekty pod konkretne zamówienie (praktycznie nie ma dwóch identycznych maszyn „z półki”) powstają przy wykorzystaniu systemu CAD 3D Solidworks. Oczywiście aby przyspieszyć sam proces tworzenia, wykorzystywana jest uzupełniana na bieżąco baza projektów. Następnie przygotowany projekt trafia do produkcji.
Proces produkcji rozpoczyna się od korpusu. Do jego wytworzenia potrzebne są grubościenne profile stalowe produkowane w hutach specjalnie na zamówienie Kimli, tak aby spełniały określone wymagania. Profile docina się na odpowiednią długość i wycina w nich za pomocą maszyn do cięcia plazmowego otwory konstrukcyjne i technologiczne. Później trafiają one do śrutowania po to, aby odpowiednio przygotować powierzchnię, po czym profile się ze sobą spawa, tworząc założoną w projekcie konstrukcję korpusu. Najdłuższe korpusy, jakie są wykonywane w fabrykach Kimli, mają 17 metrów długości.
Gotowy korpus obrabiany jest na wielkogabarytowych, wieloosiowych frezarkach bramowych, gdzie długość obszaru roboczego dochodzi do 12 metrów. Umożliwia to obróbkę całego korpusu z jednego zamocowania. W wypadku najdłuższych korpusów potrzebne są maksymalnie dwa mocowania. Kolejnym etapem jest malowanie proszkowe w lakierni. Detale, z których powstanie obudowa maszyny, wycinane są m.in. na wycinarkach laserowych Kimli, a podzespoły mechaniczne produkowane są „z jednego zamocowania” na cztero- i pięcioosiowych obrabiarkach CNC, również przygotowanych przez Kimlę. Do wycinania elementów aluminiowych wykorzystuje się własnej produkcji waterjety, a następnie obrabia się je na centrach obróbczych z napędami liniowymi.
Wszystkie wyprodukowane elementy trafiają następnie do hali montażu, gdzie powstanie gotowa maszyna. Proces ten zaczyna się od montażu osłon i, jeśli to wymagane, klap dymowych. Następnie zakłada się napęd łańcuchowy odpowiedzialny za jazdę palety oraz montowane do korpusu są segmenty magnetyczne napędów liniowych. Magnesy zostaną schowane pod wykonaną z odpowiedniego materiału osłoną harmonijkową, która notabene również powstaje we własnych zakładach. Chroni ona liniał mierzący położenie głowicy roboczej.
Równolegle odbywa się montaż płyty sterowniczej wyposażonej w produkowane przez Kimlę sterowniki PLC. Za ich przygotowanie odpowiada własny dział elektroniki. Na końcu składana jest obudowa urządzenia i przymocowywana szafa sterownicza i panel sterujący. Co ciekawe, poszczególne operacje wykony-
wane są na różnych stanowiskach. Po skończeniu montażu na jednym, maszyna jest przemieszczana na kolejne, gdzie realizowana jest kolejna faza montażu. Jest to więc nie tyle montaż gniazdowy, ile linia produkcyjna, na której maszyna składana jest w całość. Na końcu urządzenie jest konfigurowane, ustawiana jest geometria i odbywają się testy produkcyjne, bardzo często w obecności klienta, który ją zamówił.
Na koniec chciałbym zaprosić naszych Czytelników do obejrzenia przygotowanej przez nas fotorelacji, w której pokazaliśmy poszczególne – omówione przed chwilą – etapy produkcji maszyn w fabrykach Kimli. Co ciekawe, w procesie wytwarzania wiele używanych obrabiarek to urządzenia Kimli – modele, które mogą zakupić klienci. Jest to chyba najlepsza rekomendacja dla przyszłych klientów. Zapraszam do obejrzenia zdjęć!
