Kasto: Nachbearbeiten in der generativen Fertigung

Kopfstand für die perfekte Welle

| Redakteur: Konrad Mücke

Auf der Spannvorrichtung der Bandsäge befestigte Grundplatte mit additiv gefertigten Werkstücken
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Auf der Spannvorrichtung der Bandsäge befestigte Grundplatte mit additiv gefertigten Werkstücken (Bild: KASTO Maschinenbau GmbH & Co. KG)

Um leichte Flugzeugkomponenten wirtschaftlich herzustellen, fertigt der Hersteller Airbus Helicopters im bayerischen Donauwörth auch additiv. Die 3D-gedruckten Bauteile aus Titan werden auf einer dafür konzipierten Bandsäge von Kasto von den Grundplatten getrennt.

Speziell die Luftfahrt befasst sich mit Leichtbau. Denn leichte Flugzeuge tragen dazu bei, wirtschaftlicher, effizienter und umweltschonender zu fliegen. Davon profitieren zum einen die Airlines, aber auch die Hersteller, die mit immer leichteren Konstruktionen um Aufträge werben. Flugzeugbauteile müssen jedoch nicht nur leicht, sondern auch sehr stabil und absolut zuverlässig sein. Immer häufiger nutzen Hersteller deshalb spezielle Hightech-Werkstoffe und innovative Fertigungsverfahren. Das betrifft auch Airbus Helicopters. Das Unternehmen in Donauwörth gehört zum Airbus-Konzern, Europas grösstem Luft- und Raumfahrtunternehmen. Etwa 7000 Mitarbeiter entwickeln und produzieren mehrere Typen Helikopter sowie bis zu 4000 Türen für Passagier- und Frachträume von Verkehrsflugzeugen.

Schichtweise im 3D-Drucker

Eine Welle zum Verriegeln der Türen fertigt Airbus inzwischen additiv. Das Bauteil aus Titan entsteht in einem 3D-Drucker. Dieser trägt das Werkstoffpulver in Einzelschichten auf eine 400 x 400 mm messende Grundplatte auf. Die Welle hat sehr dünne Wandungen und eine komplexe Geometrie. Deshalb bevorzugt der Flugzeughersteller, sie generativ zu fertigen. Er verringert damit die Kosten und den Aufwand in der Produktion. Zudem erweisen sich die additiv hergestellten Bolzen als sehr viel leichter als die ehemals konventionell gefertigten. In jedem Verkehrsflugzeug A350 befinden sich 16 dieser Komponenten. Insgesamt sind die Flugzeuge somit um etwa 4 kg leichter. Jährlich fertigt der Flugzeugbauer etwa 2200 der Titanbauteile. Sind die Bauteile gedruckt, müssen sie von der Grundplatte, die ebenfalls aus Titan besteht, getrennt werden. Dies geschieht seit dem Oktober des Jahres 2018 beim Flugzeughersteller auf einer vollständig automatisierten Bandsäge Kastowin amc. Diese ist speziell zum Bearbeiten additiv gefertigter Werkstücke konzipiert.

Wendevorrichtung für unbeschädigte Werkstücke

Mithilfe eines elektrischen Hubwagens entnimmt ein Mitarbeiter die bis zu 40 kg schweren Grundplatten mit den darauf aufgebauten Wellen aus dem 3D-Drucker. Er transportiert sie zur Säge und platziert sie auf der Einspannvorrichtung. Dort wird die Platte zuverlässig aufgeschraubt. Die Umhausung der Maschine wird geschlossen, damit kein Fein­staub austritt. Zum Trennen der 3D-gedruckten Bauteile schwenkt die Vorrichtung um 180°. Die Bauteile werden also kopfüber gesägt. Dieses Konzept ist einzigartig. Es hat deutliche Vorteile für die additive Fertigung. Die Bauteile können nach dem Abtrennen von der Grundplatte nicht umstürzen oder einknicken. Somit vermeidet dieses Trennverfahren wegen der über Kopf hängenden Bauteile Beschädigungen und daraus folgende, aufwendige Nacharbeiten oder kostenintensiven Ausschuss.

Der Maschinenbediener misst die Dicke der jeweils eingespannten Grundplatte und gibt die Information mithilfe des sogenannten Auftragswizards an der Maschinensteuerung AdvancedControl ein. Das Sägeoberteil fährt auf die exakte Höhe. Es wird über präzise Kugelrollspindeln angetrieben. Die Grundplatten werden mehrfach eingesetzt. Dazu werden sie nach jedem Aufbau und Abtrennen 3D-gedruckter Werkstücke geschliffen. Deshalb verringert sich ihre Dicke. Die Steuerung der Säge ermöglicht, die Werkstücke stets exakt bei passendem Aufmass zu trennen. Das vermindert den Aufwand für Nacharbeiten. Zudem verbraucht es weniger Werkstoff. Speziell bei Titan ist das also besonders wirtschaftlich.

Umhausung schützt vor Staub

Nach dem Abtrennen fallen die Wellen in einen Auffangbehälter. Dieser ist gepolstert, damit die Bauteile keinen Schaden nehmen. Durch eine Klappe entnimmt sie der Bediener für den nächsten Bearbeitungsschritt. Damit keine gesundheitsschädlichen Kleinstpartikel, die bei der Bearbeitung von additiv gefertigten Bauteilen entstehen können, in die Umgebungsluft gelangen, ist die Bandsäge rundum eingehaust. Darüber hinaus ist sie darauf vorbereitet, eine Absaugeinrichtung anzuschlies­sen. Somit erfüllt sie auch strengste Forderungen hinsichtlich Arbeitssicherheit und Gesundheitsschutz für die Bediener. - kmu - SMM

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