Kanfit Ltd.: Pionier der Luftfahrtfertigung von Israels Himmeln bis zum Boden

Unternehmerischer Geist ist in Israel lebendig. Ein Beispiel ist Kanfit Ltd. (Migdal HaEmek, Israel), in der Nähe der Stadt Nazareth. 1986 als Verbundstoffwerkzeugwerkstatt von Shai Fine, einem Luftfahrtingenieur mit umfangreicher Erfahrung im Bau von Militärjets, gegründet, ist Kanfit heute primär eine Build-to-Print-Einrichtung mit einigen Build-to-Spec-Arbeiten. Es fertigt sowohl Verbundstoff- als auch Metallteile für das, was Shachar Fine, Shai Fines Sohn und Kanfits Executive VP für Business Development, Marketing und Vertrieb, „Fit-and-Fly“-Baugruppen nennt. Seine Geschäftsfelder umfassen natürlich die Luftfahrtindustrie – militärisch, kommerziell und Allgemeine Luftfahrt – aber auch Medizintechnik, Windenergie, Rennsport und Bodenverteidigungsanwendungen.

Alles mit den Besten und Hellsten tun

„Wir sind ein One-Stop-Shop“, sagt Fine, „und ein Null-Wartungs-Subunternehmer.“ Damit meint er, dass das Unternehmen die Fähigkeit hat, Werkzeuge zu bauen, Prototyping durchzuführen, First Article Inspection zu machen und letztlich Serienproduktion. Verbundstoffteil-Produktionstechnologie umfasst RTM, Infusion, Prepreg-Handlaminieren, Nasslaminieren und Autoklav. Beispiele für Teile reichen von Cockpit- und Rumpfstruktur und einmaligen Medizingeräten bis zu Täuschkörper- und Leuchtkassetten (mehr dazu unten) und innovativem Werkzeug für Prototyping.

Zertifizierungen umfassen AS9100D und Nadcap. Sagt Fine: „Kanfit ist das einzige Unternehmen in Israel, das Nadcap-Zertifizierung für RTM-Verarbeitung hält.“ Es ist seit vier Jahren an seinem aktuellen Standort, in einem 3.200 m² Gebäude, das seine vorherige Fläche verdoppelte, mit Metallteileoperationen im Erdgeschoss und Verbundstoffverarbeitung im Obergeschoss. Alle Laborfähigkeiten, die umfangreich sind, sind intern, für Kosten- und Lieferzeitvorteil.

Aber Shachar Fine sagt CW: „Unser raison d'être ist, Qualitätsarbeitsplätze in den Norden Israels zu bringen.“ Unter Kanfits 188 Mitarbeitern sind in Israel geborene und Einwanderer aus aller Welt, darunter Deutschland, Äthiopien, USA und ehemalige Satelliten der Sowjetunion: „Kanfit ist ein Mikrokosmos der Startup-Nation“, erklärt Fine. „Wir glauben, wir haben die besten und hellsten Ingenieure hier in Israel. Dies, kombiniert mit unserer Nation's Chutzpah, ist der Schlüssel zu unserem Erfolg in diesem wettbewerbsintensiven Geschäftsumfeld.“

Kanfit arbeitet auch mit dem Technion – Israel Institute of Technology's Engineering School – zusammen, indem es Jobs und Praktika für Studenten bereitstellt, um über Werkzeuge, Verbundstoffdesign und Materialien zu lernen. Ein Bereich, in dem Kanfit die Schule unterstützt, ist Formula SAE: „Wir helfen ihnen, Werkzeuge und Teile zu entwerfen, wie Verkleidungen oder Fahrersitze, wenn sie in unserer Anlage sind. Wir bestehen darauf, dass sie Teile mit ihren eigenen Händen fertigen, weil wir glauben, dass das Ingenieure befähigt, bessere Teile zu entwerfen. In CATIA kann man alles designen, aber in der Produktion findet man heraus, dass man das Teil nicht fertigen kann.“ Kanfit unterstützt auch stark Arbeiter mit Behinderungen, sagt Fine, und hat Umweltprogramme.

Kanfits diverse Belegschaft fertigt eine ebenso diverse Mischung aus Verbundstoff- und Metallteilen. Für Luftfahrtkunden umfassen diese Flügelspitzenverkleidungen, Flügel-Rumpf-Verkleidungen, Flügel-Bauch-Verkleidungen, Haupträderertüren und Radome für Business Jet, Militär- und Verteidigungsprojekte. Einige dieser Teile sind wabenkernbasiert, und Fine sagt, mehr als 10.000 Teilenummern wurden für diese Programme produziert.

Kanfit ist Tier-2 (oder niedriger) Lieferant für The Boeing Co.s (Chicago, IL, USA) 787; Airbus (Toulouse, Frankreich) A380; Embraers (São Paulo, Brasilien) ERJ und E2; Bombardiers (Montreal, Kanada) CSeries, CRJ, Global-Serie und Challenger; und Bell Helicopter Textron (Ft. Worth, TX, USA). Weitere Kunden sind Senior Aerospace UK (Rickmansworth, Hertfordshire, UK), Elbit Systems (Haifa, Israel), Zodiac Innovative Power Solutions (Eatontown, NJ, USA), Plasan (Sasa, Israel), Israel Aerospace Industries (IAI, Lod, Israel), Rafael (Haifa, Israel), BAE Systems ROKAR (Jerusalem, Israel), BIRD Aerosystems (Herzliya, Israel) und ORBIT Communication Systems (Netanya, Israel). Kanfit ist auch Lieferant für die israelische Luftwaffe (IAF) und Israels Verteidigungsministerium.

Weiterhin beliefert Kanfit mehrere große, aber proprietäre Unbemannte-Luftfahrzeug-(UAV)-Programme und seit 2013 die israelische Raumfahrtindustrie, einschließlich einer ausklappbaren Schüssel für eine Satellitenantenne. Und es hat zahlreiche Medizingeräte für mehrere Kunden montiert.

Kanfit ist auch in beträchtlicher Forschungs- und Entwicklungsaktivität involviert und erhielt im Mai 2018 ein automatisiertes Faserlege-(AFP)-System von Ingersoll Machine Tool (Rockford, IL, USA) mit roboterarmmontiertem Kopf. Fine sagt, die Maschine wurde für Prototyping hochkomplexer Teile gekauft: „Kanfit wird der Standort von Israels AFP National Center of Knowledge für automatisierte Verbundstoffverarbeitung sein.“ Er nennt als Beispiel einen einteiligen strukturellen Rahmen (mehr dazu unten), bestehend aus trockener Kohlenstofffaser, automatisch über Schaumkern platziert, der dann via RTM verarbeitet wird. Die Rahmen sind Prototypen für Verkehrsflugzeug-Rumpfspanten.

Ein weiteres F&E-Projekt betrifft ein europäisches Programm namens EC Horizon 2020, und darin ein Konsortium namens Hyperdiamond, das eine neue Krebsdetektionsmethode mit Nanodiamanten entwickelt. Die Technologie nutzt sehr starke Magnete, und die Magnete müssen in starken, aber leichten Verbundstoffvorrichtungen gehalten oder eingeschlossen werden: „Verbundstoffe waren der Enabler für dieses Projekt“, sagt Fine.

Ein zusätzlicher Bereich, in den Kanfit eingestiegen ist, ist 3D-Druck, aber derzeit wird all diese Arbeit mit Metallpulvern, hauptsächlich Titan, durchgeführt. Das Unternehmen nutzt eine EOS-Maschine (Krailling, Deutschland), aber Fine sagt, Kanfit arbeite daran, Metalle mit Verbundstoffmaterialien künftig zu integrieren.

Organisches Wachstum, digitale Werkzeuge

CWs Tour beginnt in Kanfits Qualitätskontrollbüro, wo eine Instron-Maschine (Norwood, MA, USA) für Probenprüfung genutzt wird. Fine weist auf eine kleine CNC-Maschine hin, wo Testproben geschnitten werden: „Wir fertigen Testproben mit jedem vakuumbeutelten Teil für zerstörende Prüfung.“ Fine merkt an, dass Kanfit eine KI-App namens OKAPI (in Israel entwickelt) nutzt, um Key Performance Indicators (KPI) zu überwachen, um Workflow zu straffen und effizienter zu gestalten. Entlang eines Flurs sind Diagramme angebracht, wo Mitarbeiter-KPI-Daten angezeigt werden, was freundlichen Wettbewerb fördert.

Fine gibt CW auch einen schnellen Blick in einen Raum, gefüllt mit tausenden verschiedenen Arten und Größen von Befestigungselementen. Der „Befestigungsmann“ ist verantwortlich für die Zusammenstellung von Montage-Befestigungskits, Just-in-Time (JIT) für Teile, wenn sie aus der Produktion kommen. Entlang desselben Flurs sehen wir zwei Verbundstoff-Reinräume, einer für kohlenstofffaserverstärkte Teile und der andere für glasfaserverstärkte Teile. Barcodes werden entlang der gesamten Produktionsroute geprüft, um den Fortschritt jedes Teils zu dokumentieren.

Eine neue CNC-Maschine, kürzlich für Verbundstoffteile gekauft, wird beispielsweise zum Trimmen der Täuschkörper- und Leucht-„Magazine“ verwendet, also rechteckige Mehrkavitäten-Behälter, die Schlüsselkomponenten des C-MUSIC kommerziellen Jet-Schutzsystems sind. (Siehe CWs Elbit-Werkstour für vollständige Systembeschreibung.) Es schützt das Flugzeug gegen schultergestartete Raketen; Täuschkörper sind eine Sammlung kleiner Stücke aluminiumbeschichteter Kunststofffolie, die Radar verwirren, indem sie Funksignale reflektieren; Leuchtkörper sind im Grunde kleine Feuerwerkskörper, die Infrarotsignaturen erzeugen, die das Infrarot-Zielsuchgerät verwirren). Laut Feedback von der IAF haben Kanfits Täuschkörper und Leuchtkörper die von anderen Unternehmen hergestellten übertroffen. Kanfit hat angeblich mehr als 8.000 Täuschkörper- und Leuchtmagazine für Luftstreitkräfte weltweit gefertigt, ohne einen einzigen gemeldeten Einsatzausfall aufgrund von Fertigungsfehler.

Die CNC-Trimmmaschine half, dieses Ziel zu erreichen, sagt Fine: „Wir verstehen, dass wir, um unser Ziel zu erreichen, der ‚Lieferant der Wahl‘ für den internationalen Luftfahrtmarkt zu werden, einen Vorteil gegenüber unserer Konkurrenz brauchen und Mehrwert für unsere Kunden bieten müssen. Wir werden weiterhin neue Technologieprozesse insourcing, die für signifikante Volumenproduktion benötigt werden.“

Fine hält dann vor einer Ausstellung von Verbundstoffteilen im zweiten Stock, hauptsächlich für Medizinprojekte, einschließlich Verbundstoff-Exoskelettteile und Rektalsonden für Prostatakrebs (Verbundstoffe ermöglichen dünnere Teile). Ebenfalls ausgestellt: ein Flügel für eine Gleitbombe. Fine sagt, der Flügel besteht aus mehr als 100 Lagen Kohlenstofffaser, was zwar übertrieben erscheint, aber zur Erfüllung der Steifigkeitsanforderungen erforderlich ist: „Wir fertigten den Flügel mittels RTM und erreichten 60 % Faseranteil.“

Ein weiteres ausgestelltes Teil wurde für Herzoperationen gefertigt und besteht aus einem RTM-gefertigten Glas/Epoxid-Donut, gefüllt mit Kupferdrähten, die in derselben Ebene ausgerichtet sind. Das Gerät musste auf extrem enge Toleranzen (±0,01 mm) gefertigt werden. Sagt Fine: „Wir können in unseren RTM-Prozessen eine Dimensionsgenauigkeit von ±5 Mikron erreichen. Wir denken, es ist eine untergenutzte Technologie in der Luftfahrt-Verbundstoffindustrie.“

Kanfit bevorzugt RTM, weil der Einsatz von Trockentextilien und injizierten Harzen statt Prepregs Kanfits Materialkosten reduziert und der Prozess gehärtete Teile mit akzeptablem Lunkergehalt viel schneller produziert. Fine fügt hinzu: „Autoklavierte Teile sind meiner Meinung nach überdimensioniert – zum Beispiel Verkleidungen, die sehr wenig Last aufnehmen. Wir haben Teile vom Autoklav zu RTM verlagert, was wir als im Grunde einen ‚Autoklav für Arme‘ sehen. Es bietet so viel Flexibilität, weil die Zykluszeit vom Kunden und der benötigten Produktionsrate abhängt. Man kann Hitze und schnellen Zyklus oder Raumtemperaturhärtung nutzen, was auch immer nötig ist, um den Business Case zu machen.“

KI-basiertes Arbeitslastmanagement

Fine weist auf einen weiteren Zeitgewinn hin. Die Produktionsfläche kann ca. 4.000 Arbeitsaufträge zu jedem gegebenen Moment handhaben. Um diese Arbeitslast zu managen, hat jeder Arbeitsauftrag, oder Traveler, einen Bluetooth-Sensor, der sich mit einer KI-Software verbindet, entwickelt von Trekeye (Tel Aviv, Israel). Ein Sensorsystem verfolgt alle Sensoren, und die Sensoren geben Alarme aus, wenn der Traveler am falschen Ort ist oder verlegt wurde. „Wir konnten keine RFID-Tags nutzen“, sagt Fine, „weil zu viel Metall im Gebäude ist. Dieses System hat unseren gesamten Produktionsprozess wirklich gestrafft.“

Als Nächstes besucht CW das Fertigteile-Physikalische-Testlabor. Die Techniker im Labor weisen darauf hin, dass jedes autoklavierte Verbundstoffteil Inspektion und zerstörungsfreie Prüfung durchläuft. Fine führt weiter durch den Metrologie-Bereich zum finalen Inspektionsbereich, wo Teile Ultraschallprüfung durchlaufen; zwei Olympus (Waltham, MA, USA) A-Scan-Maschinen werden für zerstörungsfreie Prüfung (NDT) genutzt, zusammen mit einem FaroArm von Faro Technologies (Lake Mary, FL, USA) und einem Laserscanner von Creaform Inc. (Levis, QC, Kanada). Fine weist darauf hin, dass Kanfits Laborfähigkeiten physikalische Eigenschaftstests (Faseranteil, Lunkergehalt, Harzgehalt, Dichte), mechanische Eigenschaftstests (Kurzscherbiegfestigkeit, Klettertrommel-Ablösefestigkeit, Druckfestigkeit, Zugfestigkeit) und zusätzliche Tests einschließlich Flachweise, Scherfestigkeit und 4-Punkt-Biegung umfassen.

Nächster Tourstopp ist der Bearbeitungsbereich, wo mehrere Haas (Oxnard, CA, USA) VF 4SS Bearbeitungszentren installiert sind. Ein weiterer Hochgeschwindigkeits-CNC-Router, der diverse Materialien in Plattenform schneidet, war in Betrieb und schnitt ROHACELL-Schaum von Evonik (Marl, Deutschland). 40 Teilenummern können in einem Schneidezyklus genestet werden, weist Fine hin. Ein Schleifbereich und Lackierkabine befinden sich hier ebenfalls, zusammen mit einem chemischen Verarbeitungsbereich für Aluminium-Alodin (Korrosionsschutz) Behandlung. Alles in den Metallbearbeitungsschritten verwendete Wasser wird gesammelt und recycelt.

Als Nächstes geht die Tour in das neuere Autoklavgebäude, einen angebauten 850 m² Bau, den Fine als vollständig „grünes“ Gebäude bezeichnet. Das heißt, es nutzt passive Systeme für Heizung und Kühlung, ohne Klimaanlage. Vor 3 Jahren gebaut, beherbergt es den 5,5-mal-2,1-m ASC Process Systems (Valencia, CA, USA) Autoklav, abgebildet auf S. 28. Eine gesamte Wand mit Fotos im Gebäude dokumentiert den verzögerungsreichen, langwierigen Prozess, der nötig war, um den Autoklav ins Land und an seinen Platz im Gebäude zu bekommen: „Als der Hafen von LA Arbeitsstreik 2014 begann“, erinnert sich Fine, „lag der Autoklav auf dem Dock und wartete auf Verladung und Versand nach Israel. Wir konnten herausfinden, wie man den Autoklav per LKW zum Hafen von Houston [TX, USA] bringt und auf ein zweites Frachtschiff verladen.“ Fine sagt, das Unternehmen sei bereit, bald einen zweiten Autoklav zu kaufen, weil der erste nun fast voll ausgelastet sei.

Hier, in einem weiteren Reinraum, ISO-Klasse 7 zertifiziert, mit Überdruck, schneidet ein Eastman Machine Co. (Buffalo, NY, USA) automatisierter Flachbettschneider Lagen und Kits aus Material, das im nahegelegenen Gefrierschrank lagert. Kanfit nutzt Plataines (Waltham, MA, USA und Tel Aviv, Israel) Nesting-Software für den Zuschnitt. Aligned Vision (Chelmsford, MA, USA) Laserprojektoren an der Decke unterstützen Kitting-Aufgaben und Laminieren. In der Nähe wird eine neue Belotti SpA (Suiso, Italien) 5-Achsen-CNC-Maschine für Trimmen, Bohren und Bearbeitungsaufgaben für sowohl Werkzeuge als auch Verbundstoffteile genutzt. Der x/y/z-Arbeitsbereich beträgt 5 mal 2 mal 1,6 m. Der Werkzeugvorbereitungsbereich grenzt an den ASC-Autoklav.

Fortgesetzte Expansion

Die Tour kehrt zum Gebäude-Foyer zurück, wo hunderte Teile ausgestellt sind. „Hybridstrukturen sind die Zukunft der Verbundstoffe“, stellt Fine fest, und merkt an, dass Verbundstoffe kombiniert mit Metallen, zum Beispiel in Kanfits komplexer Business-Jet-Flugdeckstruktur, große, komplexe Drop-in-Baugruppen ermöglichen. Kanfits Geschäft, fügt er hinzu, sei 40 % Verbundstoffe und 60 % Metalle, wobei die Verbundstoffseite schneller wächst als Metalle mit einer Rate von 10 % CAGR. Kanfits Wachstumsbereiche sind Luftfahrt, Verteidigung und Medizin, besonders elektromagnetische Anwendungsstrukturen (Radome und Medizinteile).

Hervorzuheben unter den anderen ausgestellten Teilen ist ein Kohlenstoff-Verbundstoff-CT-Scan-Rohr patentierten Designs, das Fine sagt, „viele Handelsgeheimnisse enthalte.“ Ein Quarzfaser/Epoxid-Radom, gefertigt mit Ox-Core-Wabe, wurde für einen proprietären Militärkunden entwickelt. Ebenfalls ausgestellt: ein Verbundstoff-VOR (Funksignale im Bereich 108-117,95 MHz) Antenne für einen kommerziellen Kunden; Fine sagt, die Antennen-Metallteile könnten einfach in das Verbundstofflaminat eingebettet werden. „Wir konnten dem Kunden verbesserte Antennenleistung bei 40 % geringeren Kosten als das ursprüngliche metallzentrische Design, bei gleichem Gewicht, anbieten“, fügt er hinzu. Diese Antenne war auf der jüngsten Society of Manufacturing Engineers (SME) AeroDef Konferenz in Long Beach, CA, USA ausgestellt.

Schließt Fine: „Wir wachsen ..., und wir verfolgen aktiv neue Technologien. Zum Beispiel mit dem neuen Ingersoll Roboter-AFP können wir den Kopf wechseln und Thermoplastmaterial legen, und zurück zu Duroplast wechseln. Wir beabsichtigen, weiter zu expandieren und werden innerhalb der kommenden drei Jahre ein weiteres Gebäude bauen.“