Neue Fertigungsmethoden für Aerospace-Komponenten

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SANDVIK VB COROMANT Region Europe

Gesteigerte Produktivität schafft Zeit- und Kostenersparnis

Um Hersteller und Zulieferer bei der Steigerung ihrer Produktivität zu unterstützen, hat Sandvik Coromant in die Entwicklung spezieller Produkte und Bearbeitungsmethoden für Luft- und Raumfahrtanwendungen investiert. Mit Erfolg: Die innovativen Werkzeug- und Methodenkombinationen unterstützen Anwender erfolgreich in dem Bemühen, jährlich tausende Franken einzusparen.

Enge Zusammenarbeit mit Aerospace-Forschungs-Institut

Der schwedische Werkzeughersteller ist eines der Partnerunternehmen des Advanced Manufacturing Research Centre in Sheffield (AMRC) in Grossbritannien, einem gemeinsamen Forschungsprojekt marktführender Hersteller und Zulieferer sowie international führender Forschungseinrichtungen mit einem jährlichen Budget von 90 Millionen CHF.

Die Zusammenarbeit ist langfristig angelegt, beispielsweise hat sich Boeing zu einer auf 10 Jahre angelegten Zusammenarbeit bei Forschungs- und Entwicklungsinvestitionen für das AMRC verpflichtet. Ziel der gemeinsamen Anstrengungen sind Bearbeitungslösungen, die einen echten Beitrag zur Wertschöpfungskette leisten.

Die optimale Strategie bei Strukturbauteilen

Gemeinsam mit dem AMRC wird an der Überprüfung von Bearbeitungskonzepten gearbeitet und es werden so zuverlässige Daten generiert, die dabei helfen Probleme bei Kundenanwendungen vor Ort einfacher zu lösen.

Ein Beispiel für diese Vorgehensweise ist die Herstellung von Strukturbauteilen mit den typischen Aussparungen und Taschen, die für maximale Stabilität bei grösstmöglicher Gewichtseinsparung sorgen. Gemeinsam mit dem AMRC wurden zunächst 25 verschiedenen Methoden entwickelt, um diese Aussparungen herzustellen. Danach wurden die fünf hinsichtlich Produktivität, Effizienz und Standzeit praktikabelsten Methoden identifiziert und zur Feinabstimmung an das schwedische Application Research Center von Sandvik Coromant übergeben. Die so gewonnen Erkenntnisse dienten dort auch als Ausgangsbasis eines Handbuchs zur Titanbearbeitung.

Inconell, Titan, Verbundwerkstoffe

Da die europäische Luft- und Raumfahrtindustrie in den letzten Jahren stark gewachsen ist, hat der schwedische Werkzeughersteller zusätzlich in Halesowen, wo sich bereits die Hauptverwaltung für UK befindet, ein spezialisiertes Aerospace Application Center eingerichtet.

Das Resultat der Zusammenarbeit all dieser Standorte sind verschiedene Anwendungshandbücher, zum Beispiel für die Zerspanung von hochwarmfesten Superlegierungen (HRSAs) wie Inconel 718, das Fräsen von Titan, die Bearbeitung von Turbinenschaufeln sowie noch andauernde Studien zur Bearbeitung von Kompositmaterialien.

Hochwarmfeste Superlegierungen

Bei den hochwarmfesten Superlegierungen ist das Material des Werkzeuges ausschlaggebend. Ein hoher Grad an Warmhärte, ausreichende Zähigkeit und eine zufriedenstellende Haftung der Beschichtung sind die Hauptanforderungen an diese Wendeschneidplatte. Sandvik Coromant hat viele seiner Werkzeuglösungen mit Blick auf diese Parameter entworfen ? wie zum Beispiel zwei keramische Schneidstoffsorten aus Sialon (Silizium, Aluminium, Sauerstoff, Stickstoff) für die Herstellung von Profilen und Aussparungen: Die zähe und zuverlässige Sorte CC6065 ist eine wirtschaftliche Alternative zu whiskerverstärkten Schneidkeramiken bei der Zwischenbearbeitung, wogegen CC6060 die erste Wahl für die kerbverschleissresistente Bearbeitung offener Profile ist.

Konkrete Informationen zu Schnittwerten

Die von dem schwedischen Werkzeughersteller geschaffene, umfassende interne Forschungsplattform der Application Center ist nicht nur ein Unterscheidungsmerkmal zu den Wettbewerbern.

Denn die erzielten Forschungsergebnisse sorgen auch für die Beständigkeit und Haltbarkeit der Werkzeuge. Der Werkzeughersteller kann seinen Kunden so verlässliche Informationen zu den erwartbaren Standzeiten, den spezifischen Schnitttiefen und Vorschubraten für die einzelnen Luft- und Raumfahrtanwendungen geben. Aus diesen Informationen lassen sich zuverlässige Auftragskostenkalkulationen erstellen.

Gesamtprozess unter der Lupe

Neben dem eigentlichen Zerspanungswerkzeug werden die Grösse und Form der Werkzeughalter in die Konzeption einbezogen, um Kollisionen zwischen Halter und Werkstück bzw. Werkstückaufnahme zu vermeiden.

Diese genaue Vorbereitung ist noch wichtiger als in anderen Industriebereichen, denn aufwändige Materialien und Komponenten lassen den Wert einzelner Luft- und Raumfahrtkomponenten schnell in die Höhe steigen. Kollisionen können schnell am Werkstück Schaden von etwa 100000 CHF hervorrufen.

Selbsttragende Produktionsanalyse

Mit Hilfe einer Gesamtauswertung kann sich ein Überblick über die Prozesse verschafft werden, je nach Fall finden sich oft Einsparmöglichkeiten. Die Komponentenbearbeitung wird durch neueste Verfahren, Werkzeuge und Haltersysteme perfektioniert. Der optimale Verfahrweg, Vorschub und die geeignete Drehzahl reduzieren die Durchlaufzeiten.

Titanbearbeitung: Statt 614 Minuten nur noch 199 Minuten

Für die erfolgreiche Arbeit des Aerospace Application Center gibt es viele aktuelle Belege: Für ein aus Titan gefertigtes Verbindungsteil, dessen zweiteiliger Bearbeitungszyklus etwa 614 Minuten in Anspruch nahm, wurde ein Zyklus von 199 Minuten entwickelt. Diese Lösung wird seither bei zehn verschiedenen Varianten der Komponente eingesetzt, was eine jährliche Ersparnis von 450000 CHF bei minimalen Realisierungskosten von etwa drei Prozent ausmacht.

In ähnlicher Weise wurde die Bearbeitungszeit an einer Triebwerkskomponente reduziert: Die Zykluszeit aller Bearbeitungsschritte zusammen lag bei 480 Minuten. Die verschiedenen Schritte wurden in einen einzigen Schritt integriert und so eine Bearbeitungszeit pro Werkstück von nur 53 Minuten erzielt.

Ein letztes Beispiel ist eine Rahmenkomponente einer Flugzeugzelle, bei der die Bearbeitungszeit von 1030 Minuten auf 350 Minuten reduziert werden konnte und so Einsparungen von 160000 CHF pro Jahr möglich wurden. Bei diesen ? sicher optimalen ? Beispielen erübrigt sich jeder Kommentar.

Information

Sandvik AG

Bereich Coromant

Alpenquai 14, 6002 Luzern

Tel. 041 368 34 34, Fax 041 368 34 75

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