Bearbeitungslösungen für die Luft- und Raumfahrttechnik

Die Fertigung für die Luft- und Raumfahrtindustrie ist in allen Stufen der Lieferkette – vom Erstausrüster bis zum Zulieferer – eine besonders anspruchsvolle Aufgabe. Wir betrachten hier die spezifischen Herausforderungen, mit denen sich die Branche bei der Bearbeitung konfrontiert sieht, und bieten geeignete Lösungen dafür an.

Bereits seit Jahrzehnten widersetzt sich die zivile Luftfahrtsparte dem allgemeinen Trend und erfreut sich überdurchschnittlicher Wachstumsraten, befeuert von immer weiter steigenden Passagierzahlen und außergewöhnlich schnellen Wiederbeschaffungszyklen. Einer Deloitte-Studie zufolge treibt der starke Anstieg der Personenkilometer, gemessen jeweils am Vorjahr, die Produktionsraten an Luftfahrzeugen in beispiellose Höhen: So waren diese 2015 bereits doppelt so hoch wie 10 Jahre zuvor.

Die Produzenten von Teilen für die Luft- und Raumfahrt werden vor vielfältige Herausforderungen gestellt, sei es bei der Bearbeitung von Konstruktionselementen wie Flügelbauteilen und Trennwänden oder auch bei der Zerspanung von Triebwerkskomponenten und Fahrwerksystemen. Zudem muss in dieser Branche eine Vielzahl von Metallen und Legierungen bearbeitet werden, von Titan bis Aluminium.

Es lohnt sich, die unterschiedlichen Herausforderungen bei der Bearbeitung und damit die jeweils spezifischen Anforderungen herauszuarbeiten, um darauf basierend geeignete Maschinenlösungen aufzeigen zu können.

LÖSUNGEN FÜR KONSTRUKTIONSELEMENTE

Konstruktionselemente

Konstruktionselemente wie Flugzeugrumpf, Flügel und Trennwände erfordern ganz spezifische Maschineneigenschaften; vor allem geht es darum, dass eine Maschine in der Lage sein muss, große Profilteile zu bearbeiten. Das horizontale 5-Achsen-Bearbeitungszentrum VORTEX HORIZONTAL PROFILER (HP) 160 ist mit einer waagerechten Spindel und einem großen, senkrecht ausgerichteten Arbeitstisch mit einer Belastbarkeit von 3.000 kg ausgestattet und damit ideal für Konstruktionselemente geeignet. Mit der besonderen Kastenbauweise von Bett, Ständer und Tisch bietet diese Maschine eine hohe Steifigkeit, die dafür sorgt, dass die von der Hauptspindel mit einer Drehzahl von 26.000 min-1 (wahlweise 30.000 min-1) aufgebrachte Bearbeitungsleistung uneingeschränkt genutzt werden kann.

Für Zulieferer von Konstruktionselementen ist die hochgenaue und gleichzeitig effiziente Bearbeitung großer, dünnwandiger Teile von ausschlaggebender Bedeutung, und das vertikale Bearbeitungszentrum ist eine der Maschinen, die für solche Arbeiten am häufigsten eingesetzt werden. Die Maschine ist mit einer 18.000-min-1-Spindel mit 40er Kegel- oder HSK-A63-Aufnahme und einem Schwenkkopf (B-Achse) ausgestattet und verfügt über eine Fahrständerkonstruktion mit 2 miteinander synchronisierten NC-Rundtischen im Abstand von 3.690 mm zueinander. Diese Konstruktion erleichtert die großzügig bemessene Zapfenlagerung mit einem Schwingdurchmesser von 820 mm, so dass die Maschine eine effektive Lösung für die Bearbeitung von bis zu 3.000 mm langen Konstruktionselementen für die Luft- und Raumfahrt darstellt.

LÖSUNGEN FÜR GROSSES SPANVOLUMEN

Großes Spanvolumen

Die für diese Art von Anwendungen so typischen großen Spanmengen werden über eine Kombination aus Schrägbett und integriertem Niagara-Kühlmittelsystem für Spanfortspülung über die gesamte Länge der X-Achse effizient aus dem Bearbeitungsbereich entfernt. Ergänzt wird diese verbesserte Spanabfuhr noch durch einen großen Kühlmitteltank und ein spezielles Fördersystem, die zusammen die unterbrechungsfreie Bearbeitung über lange Zeiträume ermöglichen.

Bei der VTC-800/30SDR hat der Anwender zudem die Wahl zwischen der MAZATROL Matrix 2-Steuerung und der SIEMENS SINUMERIK CNC-Steuerung 840D sl. Mit letzterer werden vor allem solche Kunden angesprochen, die ihre Fertigung auf Siemens-Steuerungstechnologie ausgerichtet haben.

BEARBEITUNG KOMPLEXER GEOMETRISCHER KONTUREN

Komplexe geometrische Konturen

In der Luft- und Raumfahrttechnik ist die Bearbeitung komplexer geometrischer Konturen mit höchster Genauigkeit eine der Kernforderungen. Für viele Zulieferer der Luft- und Raumfahrtbranche sind daher die Maschinen der Serie VARIAXIS i die Maschinen ihrer Wahl, bieten sie doch die Bearbeitung mit uneingeschränkter 5-Achsen-Simultansteuerung in Verbindung mit einer Vielzahl an Spindeloptionen und eignen sich damit für die unterschiedlichsten Einsatzzwecke.

Bei der VARIAXIS i-1050T beispielsweise überzeugt die kombinierte 5-Achsen-Fräs- und Drehbearbeitung in einer einzigen Aufspannung für große Werkstücke mit Abmessungen von bis zu Ø1.250 mm x 900 mm Höhe. Sie ist damit die ideale Maschine für die Bearbeitung von Triebwerkkomponenten. Die dafür erforderliche Leistung wird von einer kraftvollen 37-kW-Frässpindel mit einer Drehzahl von 10.000 min-1 und 50er Kegel sowie einem Drehtisch in verstärkter Ausführung aufgebracht,. Letzterer wird über einen auf 500 min-1 ausgelegten Direktantriebsmotor angetrieben, welcher zum Zwecke größtmöglicher Stabilität in den zapfengelagerten Tisch integriert ist. Zudem wird die Frässpindel optional auch als 5.000-min-1-Spindel mit hohem Drehmoment für schwer zu zerspanende Werkstoffe sowie als hochtourige Ausführung mit 15.000 min-1 für solche Einsatzzwecke, die hohe Drehzahlen erfordern, angeboten.

 

GROSSER BEARBEITUNGSBEICH

Großer Bearbeitungsbereich

Die Größe des Bearbeitungsbereichs, die natürlich Einfluss auf die Größe der zerspanbaren Komponenten hat, ist für die Anwender in der Luft- und Raumfahrtindustrie ebenfalls ein wichtiges Thema. Die Maschinen der Serie INTEGREX e-V erfreuen sich großer Beliebtheit in der Luft- und Raumfahrtbranche. Es handelt sich hierbei um im wahrsten Sinne multifunktionale Maschinen, die u.a. die 5-Achsen-Konturbearbeitung ermöglichen und zudem für die Bearbeitung großer Werkstücke geeignet sind. So können beispielsweise auf der INTEGREX e-1600V/10 Werkstücke mit einem Durchmesser bis 2.050 mm und einer Höhe bis 1.600 mm bearbeitet werden, während die auf hohe Verwindungssteifigkeit ausgelegte Bettkonstruktion und die Doppelständerbauweise dafür sorgen, dass die Spindel bis zu 540 mm über die Mittelinie hinausreichen kann. Damit eignet sich die INTEGREX e-1600V/10S ideal für die hohen Genauigkeitsanforderungen, die Komponenten für die Luft- und Raumfahrttechnik – als Beispiele seien Triebwerk- und Fangehäuse genannt – an die Bearbeitung stellen.

Die Fähigkeit zur Bearbeitung großer und schwerer Werkstücke haben diese Maschinen mit den vertikalen Multi-Funktions-Maschinen der Serie INTEGREX i-V gemein. Die INTEGREX i-630V/6S beispielsweise ist mit einem einzelnen Tisch ausgestattet, der ihr einen großzügigen Bearbeitungsbereich von Ø1.250 x 1.400 mm Höhe verleiht und eine max. Tragfähigkeit von 1.750 kg aufweist. Damit kann die Maschine selbst große Flugzeugteile wie Turbinenscheiben, Fangehäuse und Trennwände bearbeiten.

 

LÖSUNGEN FÜR KOMPLEXE WERKSTÜCKE

Lösungen für komplexe Werkstücke

Komplexe Werkstücke wie Stellantriebe, Turbinenschaufeln und Hydraulikventilblöcke erfordern eine ganze Reihe an Bearbeitungsdisziplinen, die schnell einmal zu Fertigungsengpässen führen können. Mit der Serie INTEGREX i und ihrem DONE-IN-ONE-Konzept, das die 5-Achsen-Simultanbearbeitung beinhaltet, lassen sich die Zahl der Arbeitsgänge und die Durchlaufzeiten erheblich senken, was unter dem Strich eine drastische Senkung der Fertigungskosten bedeutet. Die Maschinen der Serie INTEGREX i werden mit einer Bettlänge zwischen einem und 2,5 Metern angeboten und bieten dem Anwender verschiedene Wahlmöglichkeiten für seine spezifischen Anforderungen. Ausgestattet sind die Maschinen mit leistungsstarken Drehspindeln (Haupt- und 2. Spindel), einem Reitstock, einem unteren Revolver und einer B-Achse für uneingeschränkte Konturbearbeitung. Letztere verfügt über eine integrierte Frässpindel, ausgeführt entweder als Hochleistungsspindel mit 12.000 min-1 oder als hochtourige Spindel mit 20.000 min-1. Mit all diesen Ausstattungsmerkmalen sind dies die idealen Maschinen für die Bearbeitung komplexer Werkstücke.

Die Kombination aus leistungsstarker Drehbearbeitung und Fräsfunktion ist für die Luft- und Raumfahrttechnik heute unerlässlich, insbesondere bei großen Werkstücken. Die Multi-Funktions-Maschinen der Serie INTEGREX e-H verbinden die Bearbeitungsmöglichkeiten eines Drehzentrums mit einem auf hohe Leistung ausgelegten Frässystem und uneingeschränkter 5-Achsen-Funktionalität. Kein Wunder also, dass sie sich in der Branche als echter Renner erweisen. Die INTEGREX e-670H mit ihrem außergewöhnlich großen Schwingdurchmesser (1.050 mm) und einer Bettlänge von bis zu sechs Metern verfügt zusätzlich über eine kraftvolle Frässpindel mit den Kenndaten 10.000 min-1 und 37 kW. Die Frässpindel ist integraler Bestandteil der B-Achse für uneingeschränkte Konturbearbeitung. Die Bearbeitungsmöglichkeiten werden noch erweitert durch einen vollautomatischen NC-Reitstock und eine ebensolche Lünette zum Gegenhalten bzw. Abstützen langer Wellenteile, während ein Magazin für lange Bohrstangen die Tieflochbearbeitung ermöglicht. Damit eignet sich die Maschine ideal für die hohen Anforderungen, die an die Bearbeitung großer Flugzeugteile, so z.B. von Fahrwerksbeinen, gestellt werden.