Shreeram Aerospace setzt auf «Hypermill» für komplexe Komponenten CAM-System: auf Luftfahrtkomponenten zugeschnitten

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Dieser Bericht zeigt, wie die CAM-Software «Hypermill» das Unternehmen Shreeram Aerospace & Defence LLP befähigte, komplexeste Komponenten und Strukturbauteile hocheffizient für die Luftfahrtindustrie zu fertigen. Seit seiner Gründung im Dezember 2017 hat sich das indische Unternehmen dank umfangreicher Investitionen in Spitzentechnologie rasant entwickelt.

Shreeram Aerospace & Defence LLP mit Sitz am Stadtrand von Raj­kot in der indischen Provinz Gujarat ist auf die Herstellung von Tragflächenstrukturen, Triebwerkskomponenten und Vorrichtungen für die Luft- und Raumfahrtindustrie spezialisiert. Darüber hinaus beliefert das Unternehmen Kunden in den Bereichen erneuerbare Energien, Werkzeug- und Formenbau, Transport, in der Öl- und Gasindustrie sowie der Medizintechnik.

Um in diesen anspruchsvollen Branchen erfolgreich zu sein, verfügt das Unternehmen über eine Reihe von OEM-Zulassungen und beliefert derzeit viele der weltweit führenden Luftfahrtunternehmen.

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Mit eigenen Bearbeitungs-, Montage- und Messabteilungen, High-End-Werkzeugmaschinen und Prüfeinrichtungen suchte das 50 MitarbeiterInnen zählende Unternehmen ein zugeschnittenes CAD/CAM-System.

Wo alles begann

Fertigungsunternehmen beginnen meist mit allgemeinen Zulieferarbeiten an verschiedenen Dreh- und Bearbeitungszentren und bauen ihr Geschäft nach und nach aus – nicht so Shreeram Aerospace. Das Unternehmen begann zwar auch mit einigen Drehmaschinen und 3-Achs-Bearbeitungszentren, aber damit enden die Gemeinsamkeiten mit anderen Zuliefer- oder Lohnfertigungsbetrieben.

Shreeram Aerospace hatte von Anfang an die Vision, ein führender Zulieferer der indischen Luftfahrtindustrie zu werden. Laut der Verantwortlichen spielte die CAM-Technologie von Open Mind eine wesentliche Rolle, dass das Unternehmen sich in nur vier Jahren zu einem bedeutenden Luftfahrtzulieferer entwickelte.

Strategie: Spezialisieren auf grössere, komplexe Komponenten

Bei Shreeram Aerospace kommen drei Generationen an Erfahrung in der Führung erfolgreicher Unternehmen zusammen und die Unternehmensleitung erkannte eine Marktlücke: Die Herstellung grosser Komponenten für die Luft- und Raumfahrt­industrie ist in Indien nicht sehr verbreitet. Dies liegt daran, dass der Sektor sehr kapitalintensiv ist und eine Entwicklungszeit von drei bis fünf Jahren benötigt, um profitabel zu werden.

Ausserdem stellen die Verfügbarkeit von Fachkräften, Qualifikationen und die Einführung eines Qualitätsmanagementsystems eine echte Herausforderung dar. Darüber hinaus ist die Herstellung grosser Bauteile mit erheblichen Kosten verbunden.

Mit der klaren Vision, in diesen Nischenbereich der Bearbeitung kritischer Luft- und Raumfahrtkomponenten einzusteigen, investierte das Managementteam von Anfang an in bewährte 5-Achsen-­Grossbettbearbeitungszentren. Die erste installierte Maschine war die KX-200 des französischen Werkzeugmaschinenherstellers Huron.

Da das Management zuvor mit der Fertigung von grossen Mehrachsmaschinen zu tun hatte und die Leistungsfähigkeit von «Hypermill» sowie belegte Fallbeispiele (oder Anwendungsbeispiele) kannte, entschied man sich für «Hypermill» als die geeignete CAD/CAM-Plattform für die eigenen Anforderungen.

Entscheidende Ausschreibung

Im Jahr 2020 erhielt Shreeram Aerospace von zwei Ministerien Ausschreibungen: In einem Fall ging es um kritische Impeller und im anderen um neu entwickelte Tera-​Hz-Antennenreflektoren. Shreeram Aero­space wandte sich umgehend an Open Mind und bestellte im Oktober 2020 das CAD/CAM-System «Hypermill».

Mit 5-Achs-Maschinen, einer Workstation-Lizenz für «Hypermill» und dem Nachweis, Impeller bearbeiten zu können, strebte Shreeram Aerospace die Zertifizierung nach ISO: 9001 und AS9100 D sowie die Zertifizierung der Lieferkette mit den wichtigsten Lieferanten an. Damit war der Grundstein gelegt, um eine wachsende Zahl von Ausschreibungen zu gewinnen.

Bearbeitung kritischer Strukturbauteile

Das Ausschreibungsverfahren für die Bearbeitung kritischer Strukturbauteile aus Aluminium 6061-T651 dauerte acht Monate und umfasste zahlreiche Bearbeitungs- und Prüfversuche.

Mit einem Effektivwert von 6 µm über eine parabolische Fläche von 850 × 850 mm auf der einen Seite und einem Material­abtrag von 91 Prozent war die Bearbeitung eine grosse Herausforderung. 150 kg schwere Rohteile wurden durch mehrere Taschen mit einer Wandstärke von 2 mm auf nur 10,5 kg reduziert.

Wenn man dann noch die dabei notwendige Spannungsreduzierung in die Betrachtung einbezieht, war es kein Wunder, dass Shreeram Aerospace der einzige indische Hersteller war, der sich für diese hochkomplexe Aufgabe technisch qualifizieren konnte.

Seit dem Zuschlag für den fortlaufenden Auftrag im Jahr 2022 hat Shreeram Aerospace mehr als 66 dieser hochwer­tigen, komplexen Reflektorplatten für Raumfahrtantennen gefertigt.

Zusammenspiel von CAM und Werkzeug

Während «Hypermill» den Programmierprozess vereinfachte, nutzte das Unternehmen in seinem stetigen Innovationsstreben das Performance-Paket «Hypermill Maxx Machining» für die Schrupp­zyklen an den Taschen der Platten. Damit konnte die Bearbeitungszeit von 40 auf 30 Stunden reduziert werden.

Um die Gesamtbearbeitungszeit möglicherweise noch weiter zu reduzieren, testete Shreeram Aerospace erfolgreich Tonnenfräser für das Schlichten. Als Pionier in der Entwicklung von CAM-Strategien für Tonnenfräser und durch die Zusammenarbeit mit Herstellern bei der Entwicklung dieser auch als Kreissegmentfräser bezeichneten Werkzeuge bietet Open Mind alle 5-Achs-Strategien, die Shreeram Aerospace benötigt, um mit diesen Werkzeugen noch bessere Ergebnisse zu erzielen.

Sandeep Satani, Chairman und Managing Director von Shreeram Aerospace & Defence LLP, erläutert: «Diese komplexen Teile haben eine Gesamtproduktionszeit von jeweils 80 Stunden. Davon entfallen 40 Stunden auf die Bearbeitung, die andere Hälfte der Zeit wird für das Einrichten benötigt, da in jeder Phase Spannungen in den Teilen abgebaut werden müssen. Seit der Bearbeitung der ersten 66 Teile haben wir nun weitere 18 Teile mit Tonnenfräsern bearbeitet. Das hat die Zeit, die zum Schlichten benötigt wird, von acht auf vier Stunden reduziert.»

Schrupp- und Schlichtzeiten massiv reduziert

Der Einsatz von Kreissegmentfräsern bei diesem Projekt wurde durch die Zusammenarbeit zwischen Shreeram, Open Mind und dem Präzisionswerkzeughersteller Emuge-Franken Group initiiert. Sandeep Satani ergänzt: «Hypermill Maxx Machining reduziert unsere Schruppzeiten mit trochoidalen HPC-Frässtrategien um 30 Prozent. Jetzt bringen uns die Tonnenfräser weitere 50 Prozent Einsparung beim Schlichten. Mit der höheren Zustellung, die mit dem Tonnenfräser und den Schlichtstrategien erreicht werden kann, sehen wir eine deutliche Verbesserung der Oberflächengüte. Unsere Oberflächengüte hat sich von Ra 0,8 µm auf Ra 0,4 µm verbessert, und das bei Taschenwänden, die in vielen Fällen nur 2 mm dick sind.»

Frässtrategien für dünnwandige Komponenten

Bei einer Wandstärke von 2 mm an den Taschen der Tera-Hz-Antennenreflektoren mussten minimale Schnitttiefen gewählt werden, um Vibrationen zu reduzieren. Durch die höhere Zustellung der Tonnenfräser konnte Shreeram Aerospace allerdings die Leistung beim Schlichten mit minimalen Vibrationen steigern.

Sandeep Satani erklärt weiter: «In der Ausschreibung hatten sich zwei weitere Unternehmen um den Auftrag für die Reflektorplatten beworben. Aufgrund der Komplexität der Teile konnten zwei unserer Mitbewerber nur eine Genauigkeit von 95 beziehungsweise 70 Mikrometern erreichen, was ausserhalb der Parameter des Projekts lag.

Bei der Bearbeitung von Versuchsteilen im Rahmen des Ausschreibungsverfahrens erreichten wir eine Genauigkeit von 9 Mikrometern gegenüber den in der Ausschreibung geforderten 12 Mikrometern. Wir waren das einzige Unternehmen im Ausschreibungsverfahren, das die Teile erfolgreich bearbeiten konnte. In der Folge haben wir unsere Bearbeitungsprozesse optimiert, um eine konstante Genauigkeit von 10 Mikrometern zu erreichen. Mit der Unterstützung von Open Mind bei unseren Bearbeitungsstrategien und von Emuge-Franken bei den Werkzeugen erreichen wir heute eine Genauigkeit von nur 6 Mikrometern.»

Exzellente CAM-Beherrschung

Als Shreeram Aerospace zunächst eine Arbeitsplatzlizenz für «Hypermill» erwarb, war das Unternehmen in der glücklichen Lage, über einen sehr erfahrenen «Hypermill»-Programmierer zu verfügen. Dieser schulte andere Mitarbeiter, während er gleichzeitig einige der anspruchsvollsten Bauteile programmierte, die man sich in der Branche vorstellen kann. So entstand eine Kultur, in der die internen Mitarbeiter trotz ihrer noch geringen Erfahrung die Feinheiten der Programmierung schwierigster Teile beherrschen – woran sich auch die Benutzerfreundlichkeit von «Hypermill» zeigt.

Kritische Komponenten und anspruchs­volle Projekte

Zu den kritischen Komponenten, die das Unternehmen hergestellt hat, gehören ein Haynes-188-Kobalt-Projekt, bei dem es sich um einen geformten Ring mit einem Durchmesser von 800 mm und einer Wandstärke von 3 mm handelt, sowie einen 3-Start-Inconel-Induktorflügel mit verschiedenen Wandstärken für Triebwerke in der Luft- und Raumfahrt.

Zu den weiteren anspruchsvollen Projekten gehören eine Vorrichtung zur Montage von Flugzeugflügeln aus Kohlefaserverbundwerkstoff, Inconel-Turbinenscheiben und Triebwerksteile für die Entwicklung von unbemannten Luftfahrzeugen aus der Aluminiumlegierung 7075, die zwei Teile mit bis zu 90 Prozent Kontaktfläche erfordern.

Bereit für weitere Kooperationen

Shreeram Aerospace verfügt über bewährte Fallstudien für die Lieferung nahezu aller Arten von Luft- und Raumfahrtwerkzeugen, einschliesslich grossformatiger Montagewerkzeuge. Das Unternehmen hat mehr als 300 Projekte an Tier-1- und OEM-Hersteller der Luft- und Raumfahrt­industrie geliefert. Unternehmen wie Boe­ing, Airbus, Lockheed Martin streben den Aufbau einer Produktionsbasis in der Region an – sowohl für die Produktion als auch für die Unterstützung von MRO-Programmen – und Shreeram Aerospace ist bestens positioniert, um mit diesen weltweit bekannten Marken zusammenzuarbeiten.

Indien: Raumsonde Chandrayaan 3 auf dem Mond landen lassen

Zu den Zukunftsaussichten für Shreeram Aerospace und die Partnerschaft mit Open Mind sagt Sandeep Satani: «Indien hat gerade die Raumsonde Chandrayaan 3 auf dem Mond landen lassen und wir sind auf dem besten Weg, mit unserem Raumfahrtprogramm weltweit führend zu werden. Darüber hinaus haben die indischen Fluggesellschaften IndiGo und Air India kürzlich die weltweit grössten Flugzeugbestellungen über 1 000 Flugzeuge aufgegeben. Sowohl das Raumfahrtprogramm als auch die umfangreichen Investitionen in die Luftfahrtindustrie erfordern die Unterstützung durch lokale Fertigung und eine MRO-Lieferkette. Mit einer Nische für die Zerspanung kritischer Präzisionsteile bis zu einer Länge von 3,5 Metern ist Shreeram hervorragend positioniert, um dieses Wachstum zu unterstützen. Darüber hinaus ermöglicht uns die Partnerschaft mit Open Mind, unsere Durchlaufzeiten zu verkürzen, unseren Durchsatz zu erhöhen und dieser aufstrebenden Branche ein aussergewöhnliches Serviceniveau zu bieten.»
(böh) SMM

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