Bauteile für die Luftfahrt Der Dreifacheffekt von Kühlschmierstoffen

Redakteur: Anne Richter

Rhenus Lub hat Kühlschmierstoffe speziell für die Bearbeitung von Bauteilen für die Luftfahrt entwickelt. Bei der Zerspanung der Bauteile mit den Spezial-KSS können bessere Oberflächenqualitäten und Masshaltigkeiten erzielt werden bei gleichzeitig höheren Werkzeugstandzeiten.

Firmen zum Thema

In der Flugzeugbauteil-Fertigung besonders anspruchsvoll: Turbinen-Schaufeln aus Nickelbasislegierungen.
In der Flugzeugbauteil-Fertigung besonders anspruchsvoll: Turbinen-Schaufeln aus Nickelbasislegierungen.
(Bild: Adobe Stock, bbbastien)

Hersteller von Flugzeugbauteilen setzen immer mehr auf innovative Leichtbauwerkstoffe wie carbonfaserverstärkte Kunststoffe (CFK), Aluminium und Titan – mit dem klaren Ziel, effizientere, Kerosin einsparende Flugzeuge zu bauen. Von höchster Priorität in der Fertigung ist neben der Prozesssicherheit und genauen Taktung der Prozesse insbesondere die Bauteilqualität. Entsteht zum Beispiel beim Bearbeitungsprozess zu viel Hitze, können Mikrorisse, Fleckenbildung oder Restporositäten an den bearbeiteten Bauteilen auftreten und vorgegebene Fertigungstoleranzen nicht eingehalten werden. Die Konsequenz: ein hoher Ausschuss und – ebenso wie zu schnell verschleissende Werkzeugmaschinen – ein entscheidender Kostentreiber. Und wenn aufgrund fehlerhafter oder fehlender Bauteile der Flugzeugbau sogar ganz zum Erliegen kommt, entstehen für alle ab diesem Zeitpunkt in der Fertigungs- und Zuliefererkette Beteiligten in Kürze immense Kosten. Für qualitativ und wirtschaftlich beste Ergebnisse ist deshalb einerseits die genaue Kenntnis des Fertigungsprozesses und der resultierenden Bauteileigenschaften bei der Herstellung sicherheitskritischer Flugzeugbauteile unverzichtbar. Andererseits liegt die Lösung zum Optimieren des Bearbeitungsprozesses aber auch im Einsatz spezieller Kühlschmierstoffe (KSS).

Aircraft: Zerspanen mit geringsten Fertigungstoleranzen

Mit Spezial-KSS werden bei Zerspanungsprozessen nachweislich geringere Abweichungen und eine erhöhte Masshaltigkeit erreicht. Sie tragen zum signifikanten Verbessern der Oberflächengüte bei, reduzieren den Nachbearbeitungsaufwand und erhöhen die Bauteilqualität. Ein zusätzlicher, ganz entscheidender Vorteil für Hersteller entsteht auf der Seite der Werkzeugmaschinen: Mit dem Einsatz von speziellen Kühlschmierstoffen werden wesentlich bessere Werkzeugstandzeiten erreicht, wodurch die Ausgaben für Werkzeuge sinken. Besonders bei den in der Luftfahrtindustrie bearbeiteten hochfesten Werkstoffen wie Titan oder Nickelbasislegierungen, ist das ein entscheidender Kostenfaktor. Denn hier verursachen Zerspanungsoperationen häufig extrem hohe Werkzeugkosten.

Bildergalerie
Bildergalerie mit 6 Bildern

Gezielte Qualitätssteigerung: richtiger Einsatz von Kühlschmierstoffen

Ob Fräsen, Drehen, Bohren oder Schleifen von Bauteilen für Rumpf, Rippen, Turbinen, Fahrwerk oder Tragflächen: «Dass Kühlschmierstoffe bei allen klassischen Zerspanungsarbeiten in der Luftfahrt­industrie eingesetzt werden, ist üblich», schildert Daniele Kleinmann, Leiterin Produktmanagement Kühlschmierstoffe bei Rhenus Lub. «Massgeblich entscheidend ist jedoch die Auswahl des richtigen Kühlschmierstoffs. Erst dann erreichen Fertiger höchste Produktionssicherheit und verbesserte Qualität bei mehr produktiven Zeiten.» Als einer der federführenden Schmierstoffhersteller verfügt Rhenus Lub über mehr als 20 Jahre Branchenexpertise in der Luftfahrtindustrie. Erfahrung, durch die sich die passenden Produkte für die vielfältigen Operationen und Materialien in dieser anspruchsvollen Branche entwickeln lassen und Kunden zuverlässig beraten werden.

Wie wichtig das ist, verdeutlicht Jörg Kummerow, Leiter Vertrieb KSS Deutschland Süd und Spezialist für die Luftfahrtbranche bei Rhenus Lub, am Herstellungsprozess einer Turbine: «Turbinen-Schaufeln aus Nickelbasislegierungen (z. B. Inconel 718), Lüfterscheiben aus Titan und Motorgehäuse aus Waspaloy werden alle unterschiedlich zerspant. Um jeden Bearbeitungsprozess durch den richtigen KSS zu optimieren, ist es wichtig, alle Faktoren zu berücksichtigen. Expertise ist daher unser Schlüssel zum Erfolg. Denn nur, wenn wir alles über den Fertigungsprozess und die Eigenschaften von Materialien und Bauteilen wissen, können wir passgenau auswählen.» Beispielsweise sollte ein Kühlschmierstoff für die Zerspanung von Nickelbasislegierungen (wie z. B. Inconel oder Waspaloy) besonders effektive Schmiereigenschaften aufweisen. Bei der Titan-Zerspanung kommt es auf eine leistungsstarke Kombination von Kühl- und Schmierwirkung an – hier empfiehlt sich besonders Rhenus TU 560. Genau das ermitteln die Experten von Rhenus Lub durch intensive Abstimmung von Werkzeugmaschine, Werkzeugen und KSS, um letztlich den Kunden substanziell und nachhaltig weiterzubringen.

Qualitätssicherung in der Luftfahrt – hohe Anforderungen und Freigaben

Für das Verwenden von KSS bei der Produktion einiger Bauteile stellen Flugzeughersteller klar spezifizierte Anforderungen an die Hochleistungsschmierstoffe. Dazu zählen

  • lange Standzeiten, um wirtschaftlich bestmögliche Ergebnisse zu erzielen.
  • ein wirtschaftliches Ablaufverhalten, das einen effizienten Verbrauch des Kühlschmierstoffs gewährleistet.
  • ein gutes Wasch- und Spülvermögen, das die Sauberkeit von Bauteilen sowie Maschinen verbessert.

Häufig darf ein KSS erst verwendet werden, wenn er eine sogenannte Luftfahrt-Freigabe vorweisen kann. «Für eine Freigabe werden unsere Kühlschmierstoffe in Kombination mit den Werkstoffen genauestens geprüft, dass sie keine Schäden an Bauteilen verursachen, die zum Ausschuss führen würden», erläutert der Luftfahrtexperte Kummerow. Durch das Procedere der Luftfahrt-Freigaben können sowohl Zulieferer als auch Hersteller sichergehen, dass die eingesetzten Kühlschmierstoffe keine negativen Auswirkungen auf die verarbeiteten Materialien haben. Eine Vielzahl der Hochleistungsschmierstoffe von Rhenus Lub verfügt über solche Luftfahrt-Freigaben verschiedener Branchenvorreiter wie Airbus, Rolls-Royce, MTU, Safran, Premium Aerotec oder Embraer – «und wir sind im ständigen Ausbau unserer Freigaben», fügt Kleinmann hinzu.

Nassbearbeitung von Carbon: Feinstaub wird gebündelt und weggespült

Auch in puncto Sicherheit und Schutz zeigt der Einsatz von Kühlschmierstoffen positive Resonanz – besonders bei der Composite-Bearbeitung. Sie erfolgt in der Regel trocken, was erhebliche Nachteile aufweist: unter anderem kurze Werkzeugstandzeiten, unzureichende Bauteilqualität und gesundheitsschädliche Feinstaubbildung. Auch hier bietet Rhenus Lub Lösungen für die Composite-Bearbeitung: seine Spezial-KSS Rhenus XT 46 FC und Rhenus XY 190 FC für die Nassbearbeitung von Carbon und anderen kombinierten Leichtwerkstoffen. Beim Zerspanen wird freigesetzter Feinstaub automatisch durch den Kühlschmierstoff gebündelt und weggespült. Das erspart zusätzliche Abluft- und Filteranlagen, die beim trockenen Zerspanen installiert werden müssten – eine kostenintensive Ausstattung, die für ausreichenden Schutz vor Faserstaub jedoch notwendig und vorgeschrieben ist.

Zudem tragen bei vielen KSS von Rhenus Lub die gute Hautverträglichkeit, der Verzicht auf SVHC-Inhaltsstoffe sowie auf GHS-Piktogramme und die Einordnung in die Wassergefährdungsklasse (WGK) 1 zum Umwelt- und Arbeitsschutz und damit zu hoher Akzeptanz in der Luftfahrtindustrie bei. «Aus­serdem werden in der Luftfahrt gerne Kühlschmierstoffe eingesetzt, die keine Borsäure und kein Formaldehyd enthalten. Denn diese Stoffe können ebenfalls gesundheitsschädlich sein», ergänzt Kummerow. -ari- SMM

(ID:46901219)