Der französische Luftfahrt-Zulieferer Sodapem fertigt mechanische Komponenten für Hubschrauber sowie Zivil- und Militärflugzeuge. Eine besondere Herausforderung ist das Gewindedrehen in ein Bauteil aus Inconel 718 für Flugzeugmotoren. Die Franzosen meistern diese Aufgabe mit dem System 315 der Hartmetall-Werkzeugfabrik Paul Horn GmbH. Mit Bearbeitungszeit und erzielter Qualität sind sie rundum zufrieden.
Das Unternehmen mit Sitz im südfranzösischen Sommières unweit von Montpellier gehört zur Gruppe Le Piston Français (LPF), einem Luftfahrt-Spezialisten mit fünf Produktionsstätten, davon drei in Frankreich sowie jeweils eine in Marokko und Polen. Das breite Produktportfolio umfasst mechanische Teile für Eurocopter und Airbus, Prototypen- und Vorserienfertigung sowie Komponenten für Bremssysteme und Öltanks für Flugzeugtriebwerke. LPF zählt zu den bedeutenden mittelständischen Zulieferern für die Aeronautik-Industrie in Frankreich.
Sodapem existiert seit 1970. Zu Beginn stellte das Unternehmen Teile für die Informationstechnologie her – etwa für IBM. Mitte der 1970er Jahre gelang dem Unternehmen der Einstieg in die Luftfahrt-Industrie. Heute fertigt Sodapem ausschließlich für diese Branche. Sie produzieren hochwertige Teile unterschiedlicher Größe und Geometrie aus Titan, Inox und Inconel auf insgesamt 20 modernen 5-Achs-CNC-Maschinen. „Wir haben erst kürzlich wieder neue Maschinen angeschafft“, sagt Vincent Fontaine nicht ohne Stolz. Seit 2012 leitet der Geschäftsführer die Geschicke des Unternehmens und hat Großes vor. Auf der grünen Wiese arbeiten heute 140 Menschen in zwei Hallen auf einer Produktionsfläche von 3800 Quadratmetern. Sodapem ist gut im Geschäft: Bis 2020 soll sich die Fläche auf rund 20 000 Quadratmeter erhöhen.
Hohe Anforderungen
Die CNC-Spezialisten schrecken auch vor anspruchsvollen Aufgaben nicht zurück und nahmen den Auftrag eines Flugzeugbauers an, ein Gewinde in ein Werkstück aus der Nickelbasislegierung Inconel 718 mit 115 mm Durchmesser einzudrehen. Das Material kommt zum Einsatz, wenn hohe Hitze- und Korrosionsbeständigkeit gefordert ist. Die große Herausforderung bei der Bearbeitung von Inconel 718 ist die sehr geringe Wärmeleitfähigkeit der Superlegierung. Es entstehen hohe Temperaturen in der Schnittzone, die nicht über die Späne oder das Bauteil abtransportiert werden können. Der hohe Nickel- und Chromanteil erzeugt einen abrasiven Verschleiß. Deshalb muss der Schneidstoff eine sehr hohe Temperatur- und Verschleißbeständigkeit aufweisen.
Fontaine war sich der technischen Herausforderung bewusst und holte sich Unterstützung: Dominique Berson und Christophe Ferries, Technische Beratung und Verkauf von Horn France, reagierten prompt und informierten sich vor Ort über die Sachlage. Nach eingehender Analyse schlugen sie schließlich Werkzeuge vom Typ 315 vor. Die enge Zusammenarbeit mit Horn ist ganz im Sinne von Sodapem. Fontaine: „Wir legen großen Wert auf die Servicequalität. Das umfasst die profunde Beratung während des Projekts und den After-Sales-Bereich ebenso wie die technische Qualität des Produkts“, schildert Fontaine.
Das axiale System 315 zum Einstech-/Gewindedrehen deckt mit drei dreischneidigen Stechplatten Nutaußendurchmesser von 8, 12 und 20 mm ab. Die zur Verfügung stehenden Strechbreiten von 1,5, 2 und 2,4 mm sowie die Eckenradien von 0,4, 0,5 und 0,6 mm wurden analog den Bearbeitungsdurchmessern angelegt. Dies gilt ebenso für die maximale Stechtiefe von 1,6, 1,8 und 2,0 mm. Die Schneidplatten der Sorten TN35 und TH35 sind unter 45 Grad im Klammhalter mittels Spannschraube sicher und handhabungsfreundlich fixiert. Der Einbauwinkel der Schneidplatte von 45 Grad führt zur exakten Ausrichtung der Schneide unter 90 Grad zur Drehachse. Dies ermöglicht eine prozesssichere und präzise Bearbeitung.
Intensiver Austausch war notwendig
Die Projektpartner gingen gezielt vor, fuhren Tests vor Ort und besserten nach, wo erforderlich. „Die Horn-Spezialisten waren oft im Haus und haben intensiv gearbeitet, bis Probleme gelöst waren“, sagt Fontaine. Er lobt das große Engagement und die Kooperation mit Berson und Ferries. Sehr eng und auf Augenhöhe verlief auch die Zusammenarbeit mit Roger Kasper, Technische Beratung und Verkauf, Abteilung Export bei Horn in Tübingen. Der intensive Austausch war notwendig: Das Werkstück aus Inconel kommt später in einem Flugzeugmotor zum Einsatz und muss extremen Belastungen standhalten. Das erfordert sehr hohe Hitzebeständigkeit und Robustheit. Unter Volllast wirken Drücke von bis zu 40 Tonnen auf das Bauteil.
Sodapem setzt das System 315 auf Standard Halter L333 ein. Die Hartmetallschneidplatte in Sonderanfertigung hat Eckenradien von 0,2 mm. Das Werkzeug arbeitet mit einer Schnittgeschwindigkeit vc = 40 m/min ein und erzielt damit einen sehr guten Wert. Üblicherweise beträgt die Schnittgeschwindigkeit bei solchen Inconel-Bearbeitungen und beim Einsatz vergleichbarer Werkzeuge lediglich etwa 20 m/min. Der Vorschub entspricht der Gewindesteigung 3 mm. „Mit der Horn-Lösung sind wir sehr schnell. Das Werkstück bearbeiten wir in mehreren Durchläufen, wir brauchen dafür lediglich 25 Minuten. Das ist ein Spitzenergebnis“, sagt Fontaine.
In seinem Arbeitszimmer neben der Produktionshalle nimmt der Geschäftsführer ein fertig bearbeitetes Bauteil in die Hand und begutachtet es. Interne Prüfungen haben die hohe Qualität und Festigkeit des Gewindes bereits belegt. „Wir können die vom Kunden geforderten Toleranzen problemlos einhalten“, schildert Fontaine das Ergebnis. Die Gewindestruktur ist beschädigungsfrei und weist keinerlei Rückstände wie etwa Spänereste auf. Für Sodapem hat sich der Einsatz des Systems ausgezahlt. „Wir sind jetzt in der Lage, den anspruchsvollen Superwerkstoff Inconel durchgehend prozesssicher und in hoher Oberflächenqualität zu bearbeiten“, resümiert Fontaine.
Hartmetall-Werkzeugfabrik Paul Horn GmbH www.phorn.de
CFK-Bearbeitung bei Horn
Neben der Bearbeitung von Superlegierungen, wie Inconel, hat Horn auch Werkzeuge für den in der Luftfahrt bedeutenden Werkstoff CFK im Programm. Dabei werden an den Schneidstoff besondere Anforderungen gestellt: „Ein Werkzeug für die CFK-Bearbeitung muss vor allem scharf sein und scharf bleiben, um eine Delamination zu verhindern“, sagt Aribert Schroth, zuständig für diesen Bereich bei Horn, „in erster Linie kommen hier mit Polykristallinem Diamant (PKD) bestückte Werkzeuge zum Einsatz, die dann je nach Typ durch CVD-Dickschicht Diamant-Werkzeuge erweitert werden.“ Ob der Einsatz von CVD-D wirtschaftlich ist, hänge in erster Linie vom Faservolumen und vom Bauteil-Querschnitt ab. Generell liegen die Stärken des Werkzeugherstellers bei der CFK-Bearbeitung ganz klar im kleinen Durchmesserbereich und beim Einstechen. „Unsere Kernkompetenzen setzen wir auch bei den Faserverbundwerkstoffen ein. Wir nutzen die Präzision und Stabilität der klassischen Horn-Werkzeuge in Verbindung mit unseren hochharten Schneidstoffen“, so Schroth.
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