Aerospace-Bauteile rationell bearbeiten
Leistungsfähige Aluminiumprofile sind elementare Bestandteile des modernen Flugzeugbaus. Je nach Komplexität und Bearbeitungsintensität stellen sie aber auch ganz erhebliche fertigungstechnische Herausforderungen dar.
Das Generalthema Leichtbau ist in aller Munde und dementsprechend wird in allen relevanten Industriebereichen nach Materialien gesucht, die Leichtbau mit Leistungsfähigkeit und Standfestigkeit sowie Wirtschaftlichkeit verbinden. Während deshalb in manchen Branchen Kompromisse an der Tagesordnung sind, ist das im Bereich Aerospace nicht der Fall.
Hier steht die Sicherheit im Vordergrund und für Entwickler und Konstrukteure gilt es, alle Technik-, Sicherheits- und Wirtschaftlichkeits-Aspekte sorgsam unter einen Hut zu bringen. Materialtechnisch haben sich in der Aerospace-Industrie vor allem Aluminium-Bauteile durchgesetzt. Im Normalfall geht es um Aluminium-Integralbauteile, die aus dem Vollen gefräst werden und um Aluminium-Präzisions-Strangpressprofile aus verschiedenen Legierungen und Qualitäten.
Diese Integralbauteile und Strangpressprofile müssen mit hoher und reproduzierbarer Genauigkeit mechanisch bearbeitet werden, und zwar in möglichst wenig Aufspannungen und am Besten komplett, sprich weitgehend montagefertig. Die reine Bearbeitung stellt an moderne Bearbeitungszentren nur vermeintlich keine größeren Ansprüche.
Denn aufgrund der vorherrschenden Werkstück-Dimensionen, der je nach Teil sehr engen Toleranzen, des Bedarfs an verschiedenen Werkzeugen zur Komplettbearbeitung und schließlich der für die oftmals sehr langen Bauteile erforderlichen großen Verfahrwege in der X-Achse, ist das Angebot an entsprechend „gesamt-leistungsfähigen“ Fräsmaschinen bzw. Bearbeitungszentren eher dünn gesät. Die Hersteller von Aerospace-Bauteilen aus Aluminium-Strangpressprofilen sind jedoch auf solche Maschinen angewiesen.
Die Luftfahrtindustrie favorisiert Lieferanten, die alles aus einer Hand bieten, also die gesamte Prozesskette ab der Rohprofilproduktion über die mechanische Bearbeitung und bis hin zur Lieferung montagefertiger sowie lückenlos Qualitäts- dokumentierter Baugruppen offerieren können.
Davon gibt es weltweit nicht allzu viele und mit Sicherheit gehört dazu der Geschäftsbereich Alu Menziken Extrusion AG Division/Alu Menziken Aerospace. Die schweizerische Alu Menziken Gruppe produziert in der eigenen Schmelzerei und Bolzengießerei in Menziken nach europäischen, amerikanischen und kundeneigenen Spezifikationen angepasste Aluminium-Legierungen und fertigt daraus u. a. Rohmaterialien wie Strangpresseprofile. Die Profile entsprechen in Bezug auf Geradheit, Krümmung und Wandstärke höchsten Qualitäts- Anforderungen und werden nach Kundenwunsch komplett mechanisch bearbeitet. Diese Bearbeitungsdienstleistungen beziehen sich sowohl auf Kleinteile als auch auf sehr lange Werkstücke aus Alu-Strangpressprofilen.
Für die Bearbeitung stehen in der 30 Fachkräfte umfassenden Abteilung “Mechanische Fertigung” modernste CNC-Bearbeitungszentren zur Verfügung. Ausgehend von den Standardlängen der Strangpressprofile, die bis max. 6.000 mm reichen, werden vor allem Langbett-Fräsmaschinen und -Bearbeitungszentren eingesetzt. Aktuell sind davon insgesamt 12 Stück in Betrieb. Fünf davon stammen vom deutschen Hersteller matec Maschinenbau, Köngen.
Seit dem Beginn der Partnerschaft zwischen Alu Menziken und matec im Jahre 1997 wurden matec Fahrständer-Maschinen in verschiedenen Konfigurationen beschafft, zunächst 2 Bearbeitungszentren vom Typ matec-30 HV mit aufgesetztem Rundtisch und als 4-Achsen-Systeme ausgelegt für die flexible Horizontal-/ Vertikalbearbeitung. 2005 kam eine Fahrständer-Maschine matec-30 L (Bild) mit 6.000 mm X-Verfahrweg und integriertem Schwenktisch für die flexible 4-Achsen-Komplett-Bearbeitung hinzu, 2007 und 2008 wiederum zwei matec-30 HV, beide mit 6.000 mm X-Verfahrweg, wobei eines in Menziken und eines im amerikanischen Presswerk installiert wurde.
Die 2005 gelieferte CNC-Fahrständermaschine matec-30 L verfügt als erste Maschine in der mechanischen Fertigung bei Alu Menziken über einen Linearantrieb in der X-Achse und kommt im Eilgang auf Geschwindigkeiten bis 80 m/min. Aber auch die Achsen Y und Z sind mit Eilgängen bis max. 48 m/min sehr dynamisch, was bei solch großen Verfahrwegen wie X = 6.000 mm, Y = 800 mm und Z = 800 mm die unproduktiven Nebenzeiten spürbar zu verringern hilft.
Für die flexible Komplettbearbeitung ist die matec-30 L mit einem großen Werkzeugmagazin mit 128 Plätzen ausgerüstet. Die Werkzeuge können einen Durchmesser bis 130 mm (bei freien Nebenplätzen) und eine Werkzeuglänge bis max. 450 mm haben, wobei die Wechselzeit (Span-zu-Span-Zeit) schnelle 4,5 Sekunden beträgt und ebenfalls die Nebenzeiten minimiert.
Der Fräskopf ist mit einer Spindel für max. 18.000 U/min ausgestattet und hat ein Drehmoment von 100 Nm (190 Nm) bei 40% ED, was für die Leistungs-Zerspanung an Aluminium-Strangpressprofilen aller Dimensionen mehr als ausreichend ist. Für die Komplettbearbeitung langer Profilwerkstücke ist die Maschine mit zwei Schwenktischen Durchmesser 400 mm x 3.000 mm Länge versehen, wobei hier die Profilwerkstücke wahlweise in Futtern direkt gespannt oder auf einer entsprechend langen Spanntraverse fixiert und im +/-90°-Schwenkbereich positioniert werden können. Damit ist ein hochflexibles Arbeiten möglich. Je nach Bedarf lassen sich kleinere oder größere, sehr lange oder auch mehrere kleine weitgehend komplett bearbeiten.
Als Steuerung ist eine Heidenhain iTCN 530 installiert und diese zeichnet sich bekanntlich als bestens geeignet für die 4-/5-Achsen-Bearbeitung sowie durch eine praxisnah-logische und damit leicht beherrschbare Bedienoberfläche aus.
Die Praxis zeigt sich die Zuverlässigkeit und Präzision der matec-Maschinen und auch die matec-Dienstleistungen finden große Zufriedenheit. Nicht unerwähnt bleiben sollte, dass einer der Hauptgründe, sich damals wie heute für Bearbeitungszentren von matec zu entscheiden, darin zu sehen ist, dass der konsequent modulare Maschinen-Baukasten jeweils individuell angepasste und dabei industrielle Maschinenlösungen erlaubt. Sprich „der Kunde erhält eine objektive Beratung für eine optimale und keine Kompromiss-Lösung und bekommt schließlich das, was er will“, wie es die Verantwortlichen des Kunden und Partners Alu Menziken Aerospace nachdrücklich formulieren.
Edgar Grundler
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