Prozessoptimierte Werkzeuge senken die Bearbeitungskosten

Wirtschaftlicher fertigen

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Premium Aerotec ist mittlerweile einer der größten Zulieferer für CFK-Flugzeugrümpfe. Das zur Airbus Group gehörende Unternehmen leistet am Standort Augsburg einen wesentlichen Beitrag zur Entwicklung und Herstellung des A350 XWB. Zudem liefert das Unternehmen CFK-Bauteile für die Boeing 787 Dreamliner, den Eurofighter sowie der A400M.

Mit dem A350 XWB fliegt erstmals ein weitgehend aus Kohlenstofffaserverbundwerkstoff (CFK) gefertigtes Flugzeug. Während die Version A350-900 mit knapp 67 Meter Länge bereits im Liniendienst eingesetzt wird, befindet sich die Produktion des rund sieben Meter längeren Schwestermodells A350-1000 im Anlauf. Premium Aerotec produziert in Augsburg unter anderem die Seitenschalen des hinteren Rumpfs (Sektion 16/18), die Fußbodenstruktur und die Druckkalotte.

Besondere Anforderungen
Die CFK-Spezialisten setzen bei der Fertigung der Bauteile auf optimale Werkstoffe: Der Faseranteil liegt im Bereich von 55 bis 70 Prozent. Es kommen Matrixsysteme auf Duroplastbasis und Thermoplastbasis zum Einsatz. Alle Bauteile müssen nach dem Aushärten weiter bearbeitet werden. Beim Zerspanen gilt es, die allgemeinen Vorschriften von Airbus und die Luftfahrtnorm für die Kantenbeschaffenheit von CFK-Bauteilen einzuhalten. Im Detail gilt das Null-Fehler-Prinzip hinsichtlich Delamination, Faserüberstand und Absplitterung. Die Oberflächenrauheit ist unter 3,2 µm definiert.
Rationalisierungspotenzial
Aufgrund der hohen Qualitätsanforderungen in der Luftfahrt und den erheblichen Kosten für das Halbzeug werden im Moment die meisten Bauteile in einem zweistufigen Prozess erst geschruppt und dann geschlichtet. Das erhöht die Kosten pro erzeugter Einheit. Die Produktionsverantwortlichen bei den CFK-Spezialisten suchten deshalb ein Werkzeug, dessen Geometrie jede Form von Delaminationen, Absplitterungen und Faserüberständen ausschließt. Das Werkzeug muss auch in Kombinationswerkstoffen mit Glaslagen und Kupfermesh funktionieren – und es sollte die Bauteile in einem Umlauf ohne Beeinträchtigung der Oberflächengüte (RA unter 3,2 µm) schruppen und schlichten.
Aufwändige Neuentwicklung
Ein Werkzeug, das all diese Anforderungen erfüllte, war aber nicht auf dem Markt. Eine Anfrage dazu ging auch an das Hufschmied Engineering. Daraufhin haben die Werkzeugexperten in mehrmonatigen Versuchsreihen die neue Werkzeuggeneration T-Rex für die Zerspanung von CFK-Strukturbauteilen gemäß den Materialspezifikationen von Premium Aerotec entwickelt. Das Besondere dabei: Die neu entwickelten Werkzeuge vereinen mit ihrer variablen Schnittgeometrie die Vorteile einer Routergeometrie mit der delaminationsfreien Beschnittqualität eines Kompressionswerkzeugs. Daraus ergibt sich eine hohe Abrasionsbeständigkeit – gepaart mit einer langen Standzeit. Und aus dem kombinierten Schruppen und Schlichten in einem Prozessschritt ergibt sich ein extremer Tempogewinn bei der Kantenbearbeitung in nachbearbeitungsfreier Qualität.
Vorteile für den Kunden
Die neuen T-Rex-Werkzeuge haben den vorgegebenen Mindeststandweg deutlich übertroffen und alle Qualitätskriterien mehr als eingehalten. Durch die Einsparung des zweiten Umlaufs konnten die Bearbeitungskosten um 30 Prozent gesenkt, die Fertigungskapazität auf der Maschine um 40 Prozent erhöht werden.
Das Bessere ist der Feind des Guten. Deshalb erarbeitet und erprobt Hufschmied Engineering derzeit auf Grundlage der Verschleißanalysen der eingesetzten T-Rex-Werkzeuge weitere Optimierungen bei Geometrie und Beschichtung zur Verbesserung der Standzeit und zur Erhöhung der Bearbeitungsgeschwindigkeit bei noch höherer Oberflächengüte.
Premium Aerotec GmbH www.premium-aerotec.com
Hufschmied Zerspanungssysteme GmbH www.hufschmied.net

Der Autor
Ralph R. Hufschmied ist Geschäftsführer der Hufschmied Zerspanungssysteme GmbH in Bobingen bei Augsburg
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