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maschine+werkzeug 05/2012

Prozesssicher zum Take-off

EXTRA - LUFT- UND RAUMFAHRT

Fräsen - Der Flugzeugbau stellt in Sachen Zerspanung extrem hohe Ansprüche an Präzision, Prozesssicherheit und Produktivität. Wie der Take-off mit der Aerospace-Industrie gelingt, beweisen die Erfolgsrezepte der Schweizer Starrag Group.

Der CEO der Starrag Holding AG aus Rorschacherberg in der Schweiz. Dr. Frank Brinken, freute sich vor kurzem beim Vorstellen der aktuellen Zahlen des Unternehmens darüber, dass das Geschäft mit der Aerospace-Industrie in Europa, USA und Asien sehr gut lief und läuft.

So steigerte sich der Reingewinn des Jahres 2011 im Vergleich zum Vorjahr um 34 Prozent auf elf Millionen Schweizer Franken. Dieser Erfolg kommt nicht von ungefähr. Zu einem der weltweit größten Premiumausrüster der Luftfahrtindustrie hat sich die Schweizer Gruppe auch dank der Übernahme der Dörries Scharmann Technologie GmbH (DST) aus Mönchengladbach weiterentwickelt. Doch nicht nur das Entwickeln und Bauen von hochpräzisen Portalfräsmaschinen für die Aerospace-Industrie zählen zu den Spezialitäten. Die Experten gehen für die anspruchsvollsten Kunden dieser Branche völlig neue Wege.

Es handelt sich um Firmen aus der ganzen Welt, die gemeinsam im JSF-Projekt Bauteile für das Kampfflugzeug F35 Lightning II bauen. JSF steht für das amerikanische Kampfflugzeug Joint Strike Fighter. Weltweit fertigen die JSF-Zulieferer nun in ihren Werken Komponenten für die F35 Lightning II.

Damit auch die Bohrungen der unabhängig voneinander an unterschiedlichsten Standorten zerspanten Werkstücke zueinander passen, müssen die Firmen streng die Vorgaben der sogenannten Interchangeability of Parts (ICY) beachten.

Danach müssen Bohrungsmaße an großen Werkstücken auf Bruchteile von Millimetern übereinstimmen. Um diese Anforderungen zu erfüllen, kommen beispielsweise hochpräzise Fünf-Achs-Portalfräsmaschi-nen der Starrag-Group-Marke Droop+Rein (vom DST-Standort Bielefeld) zum Einsatz, die in einem 32 Kubikmeter großen Arbeitsraum eine räumliche Genauigkeit von 55 Mikrometern bieten.

»Das entspricht etwa der Dicke eines Haares«, erklärt Dr.-Ing. Marcus Queins, technischer Leiter bei DST. »Das heißt, ich verfehle in einer derartigen Maschine mit Fünfachs-Kinematik einen beliebigen Punkt im Raum noch nicht einmal um Haaresbreite. DST hat mit nunmehr 16 gelieferten Großmaschinen im JSF-Projekt nachhaltig die Einhaltung dieser Vorgaben unter Beweis gestellt.«

Um die hohen ICY-Anforderungen erfüllen zu können, müssen die Anwender sich auf die Genauigkeit ihrer Maschine hundertprozentig verlassen können. Dabei ist die qualifizierte Überprüfung der Maschinengenauigkeit heute die Aufgabe von Spezialisten, die selbst für einen sogenannten Quick Check mehr als acht Stunden brauchen.

Die Gegenmaßnahme von DST lautet Self Qualification System (SQS). Das neu entwickelte System überprüft mit einem automatisch im Gabelfräskopf aufgenommenen Laserinterferometer in weniger als einer Stunde automatisch die räumliche Genauigkeit einer Portalfräsmaschine mit Gabelfräskopf.

Die Genauigkeit der Schwenkachsen (A, C) überprüft ein selbst entwickelter V3D-Sensor. Zeit spart das System vor allem dadurch ein, dass es viele bisher manuell ablaufende Tätigkeiten automatisch durchführt. Dr. Queins erklärt: »Wir erhalten eine größere Prozesssicherheit, weil wir die Maschine mit einem robusten und schnelleren Verfahren qualifizieren.«

Während es den Herstellern von Militärflugzeugen besonders auf Prozesssicherheit und Präzision ankommt, muss die zivile Luftfahrt zusätzlich auf die Kosten achten. Zu den signifikanten Kostentreibern zählt vor allem das Bearbeiten von Titankomponenten. Der Grund ist der relativ große Anstieg des Anteils von Titan von bisher rund sechs auf künftig 14 Prozent in modernen Flugzeugprogrammen.

Daher hat die Produktivität bei allen namhaften Flugzeughersteller, die im größeren Stil Titan zerspanen, allerhöchste Priorität. Die Experten von Starrag erkannten frühzeitig, dass sich Titan nur mit speziell entwickelten Bearbeitungszentren produktiv, präzis und effektiv zerspanen lässt.

Ein sehr wichtiger Aspekt beim Bearbeiten von Titan-Strukturbauteilen ist die Steifigkeit. Die Schweizer setzen hier auf den Werkstoff Stahl, woraus sich eine rund 25 Prozent höhere Steifigkeit der Maschinen ergibt. Für Stabilität sorgt eine sehr robuste, gut berechnete und auf geringe Deformation optimierte Konstruktion. Die Starrag-Bearbeitungszentren besitzen Betten und massive, geschlossene Torständer in geschweißter Ausführung.

Doch nicht nur die Konstruktion sorgt für Stabilität und Steifigkeit. Es kommen außerdem Axiallager in den Kugelrollspindeln zum Einsatz, deren Steifheit höher als die von zwei konventionellen Kugelrollspindeln ausfällt und die die Wärmeausdehnung kompensieren. Außerdem werden bei den Rundachsen Schneckenantriebe mit Zahnriemen verwendet, auch weil sie einen sehr guten Dämpfungsgrad besitzen.

Mit der Konstruktion allein ist es aber nicht getan.

Daher nehmen die Schweizer die fertigen Maschinen auf besondere Art und Weise unter die Lupe. »Wir testen alle Prototypen länger als andere und unter Produktionsbedingungen. Wir setzen diese Maschinen nämlich täglich in unserem Center of Production Excellence bei Material-, Schnittwert- und Kundenversuchen ein«, meint der Starrag-Aerospace-Manager Gerd Harder und fügt hinzu: »Außerdem fertigen wir auf Kundenwunsch darauf auch kleine Serien.«

www.starrag.com

  • 1 Mit dem horizontalen Fünf-Achs-Simultanbearbeitungszentrum BTP 5000/6000, der größten bisher gebauten Werkzeugmaschine von Starrag, lassen sich Titan-Integralbauteile mit einer Maximallänge von sechs Metern bearbeiten. 2 Das neue Self-Qualification-System SQS nahmen am DST-Standort in Bielefeld (Heimat der Starrag Group-Marke Droop+Rein) rund 20 Flugzeugbau-Experten des JSF-Projektes aus Dänemark, Großbritannien, Kanada, der Türkei und den USA unter die Lupe.

    1 Mit dem horizontalen Fünf-Achs-Simultanbearbeitungszentrum BTP 5000/6000, der größten bisher gebauten Werkzeugmaschine von Starrag, lassen sich Titan-Integralbauteile mit einer Maximallänge von sechs Metern bearbeiten. 2 Das neue Self-Qualification-System SQS nahmen am DST-Standort in Bielefeld (Heimat der Starrag Group-Marke Droop+Rein) rund 20 Flugzeugbau-Experten des JSF-Projektes aus Dänemark, Großbritannien, Kanada, der Türkei und den USA unter die Lupe.

  • Bild 2: Prozesssicher zum Take-off

    Bild 2: Prozesssicher zum Take-off

  • »Wir erhalten mit dem Self-Qualification-System SQS eine größere Prozesssicherheit, weil wir die Maschine mit einem robusten und schnelleren Verfahren qualifizieren.« Dr.-Ing. Marcus Queins, technischer Leiter bei Dörries Scharmann Technologie GmbH, Mönchengladbach

    »Wir erhalten mit dem Self-Qualification-System SQS eine größere Prozesssicherheit, weil wir die Maschine mit einem robusten und schnelleren Verfahren qualifizieren.« Dr.-Ing. Marcus Queins, technischer Leiter bei Dörries Scharmann Technologie GmbH, Mönchengladbach

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Unternehmensinformation

Starrag Group

Seebleichestraße 61
CH 9404 RORSCHACHERBERG
Tel.: 004171-8588-111
Fax: -122

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