Optimales Fitting

Von Hans-Peter Schossig Für eine gute Leistungsfähigkeit eines Flugzeuges muss die Verbindung zwischen Flugzeugrumpf und Flügel optimal und dauerhaft haltbar gestaltet sein. Gegenwärtig führt Airbus in Hamburg diese komplizierten Montageprozesse mit den dazugehörenden umfangreichen Vorraussetzungen mit vorbildlicher Effektivität und auf höchstem technischen Niveau aus. Eine Tatsache, die selbstverständlich auf sämtliche Arbeitsvorgänge des Markt- und Technologieführers Airbus zutrifft.

Bevor auf eine der wichtigen Voraussetzungen des Montageprozesses Rumpf- Tragflügel näher eingegangen wird, hier einige aktuelle Eckdaten des faszinierenden Airbus Werkes in Hamburg: Airbus hat insgesamt seit dem Auslieferungsbeginn 1974 über 6.300 Flugzeuge an etwa 250 Betreiber verkauft und bis dato über 4.200 Flugzeuge ausgeliefert. Dazu kommen die Verrichtungen umfassender Serviceleistungen, die speziell auf Anforderungen der jeweiligen Betreiber zugeschnitten sind. Airbus in Deutschland entwickelt und baut rund ein Drittel der gesamten Airbus-Flugzeuge. Allein für Forschung und Entwicklung wurden im Jahr 2005 rund 1,084 Milliarden Euro ausgegeben. Airbus mit Sitz in Toulouse ist ein EADS- Unternehmen mit BAE Systems (EADS 80% und BAE SYSTEMS 20%). Airbus in Deutschland hat den Sitz seiner Geschäftsführung in Hamburg, gegenwärtig sind am Airbus- Standort an der Elbe rund 11.500 Mitarbeiter beschäftigt. Ebenfalls am Standort Hamburg befindet sich neben Toulouse das zweite Endmontagezentrum. Hier an der Elbe werden außer der Montage großer Teile des Rumpfes einschließlich des Seitenleitwerkes für alle Airbus- Flugzeuge die so genannten Single-Aisle-Flugzeuge A318, A319 und A321 (also Flugzeuge mit einem Gang) endmontiert und an die Kunden in aller Welt ausgeliefert. Das Unternehmen verfügt neben den zugehörigen Entwicklungs- und Konstruktions-Abteilungen über umfangreiche Testeinrichtungen, mit denen unter anderem statische und dynamische Versuche zur Belastbarkeit der Flugzeuge durchgeführt werden. Zur Rumpfmontage gehört die komplette Ausrüstung mit sämtlichen flugrelevanten Systemen wie Elektrik, Elektronik, Hyd-raulik, Klima und Wasser. Dazu werden in einem speziellen Trainings-Center bei Airbus in Hamburg Wartungspersonal für die A320 Familie aus- beziehungsweise weitergebildet. Alle notwendigen Trainings- und Wartungs- Zentren für die Single- Aisle-Flugzeuge befinden sich so direkt am Hamburger Standort. Für den neuen doppelstöckigen Airbus A380 erbringt der Standort Hamburg umfangreiche Leistungen: Ein Großteil der Entwicklung, des Baus und der Montage vollständiger Rumpfsektionen, die Ausrüstung, Entwicklung und Einbau von Passagierkabine und Frachtraum, Lackierung, Endabnahme sowie die Auslieferung des Großraumflugzeuges an Kunden in Europa und im Nahen Osten werden an dem wichtigen Airbus-Standort an der Elbe vorgenommen. Zurück zur Endmontage der Flugzeuge der A320 Familie, von denen bis jetzt bei Airbus 3.700 Flugzeuge bestellt und mehr als 2.500 ausgeliefert wurden. Seit 1993 wurden in Hamburg fast 1.200 Single- Aisle-Flugzeuge an Kunden übergeben, allein im Jahre 2005 waren es 168 Flugzeuge. Airbus hat auf die immer stärkere Nachfrage nach Single-Aisle-Flugzeugen aus Hamburg als Technologieführer mit dem erfolgreichen Einsatz des Endmontagekonzeptes „Flowline“ reagiert. Die Flugzeuge stehen während der Endmontage in der neugebauten Halle 9, die 25.000 m² Fläche und 28 m Höhe aufweist, in der Montagefluss-Richtung an vier hintereinander gelegenen, Arbeitsstationen. Die „fließenden“ simultanen Montageabläufe, bei denen die Teams unterschiedliche Arbeiten gleichzeitig ausführen können (beispielsweise Innenraumverkleidung und Installation des Treibstoffsystems als zeitlich paralleler Vorgang), machen den Montageprozess noch schneller und effizienter. Denn die Flugzeuge müssen nicht mehrmals aus Montage-Buchten heraus- und hereingefahren werden. Kürzere Wege ergeben sich auch für alle Airbus-Mitarbeiter und Materialtransporte, unterstützende Funktionen wie die komplette Werkzeugausgabe befinden sich vor Ort. In der neuen Halle 9 baut man gegenwärtig mit dem fließenden Endmontagekonzept allein 8 Flugzeuge pro Monat. In der international so bezeichneten Arbeitsstation „Station 40“ werden außer dem Bug- und Hauptfahrwerk und den Triebwerksträgern (Pylonen) die Flügel montiert. Die einzeln etwa 4.500 kg schweren Flügel, von der UK-Airbus-Tochter zugeliefert, werden mit der Justiergenauigkeit von 0,2 mm zum Rumpf positioniert. Bevor an den Flügelanschlussstellen die Bohrungen für die Schraubnietverbindungen gesetzt werden, benötigt man spezifisch geformte Verbindungsstücke zum Einpassen, die auch als Flügeleckbeschläge bezeichnet werden. Diese 11 Stück Anpassteile oder Eckbeschläge pro Flügelanschluss werden jeweils einzeln und als Unikat nach fotogrammetrisch erfassten und anschließend in NC-Programmdaten umgesetzten Vorgaben gefräst. Der Fräsvorgang wird dabei für jeden Flügel während des Montageprozesses am Rumpf individuell und „just in time“ ausgeführt. Das Zerspanen selbst geschieht mittels 5-Achsfräsen seit dem Jahr 1996 auf einer Universalfräsmaschine Maho MH 800 C eben „ just in time“, denn die Monteure warten auf diese spezifischen und präzise gefrästen Teile zum Einpassen. Zur anschließenden Befestigung der Flügel werden neben speziellen Schraubbolzen jeweils 1.146 Nieten verwendet. Der Technologieführer Airbus befindet sich seit geraumer Zeit mit seinen Erzeugnissen und dem Umsatz „im steilen Aufwind“. Diese Fakten begründen, warum als Ergänzung und mittelfristig als Ersatz für die seit 1996 im Prozess der Flügel- Rumpf- Montage arbeitenden Deckel Maho MH 800 C-Maschinen weitere Universalfräszentren zu beschaffen waren. Denn es darf sich auf keinen Fall durch die insgesamt wachsende Flugzeugausbringung ein Kapazitätsengpass im „just- in- time- Fräsen“ der Flügeleckbeschläge als wichtiger Prozess während der Flügel-Rumpfmontage ergeben. Die Beschaffung der neu benötigten Fräszentren begann bereits 2002 durch Kontaktaufnahme von Airbus in Hamburg zur DMG Bielefeld. Die von Airbus angestrebten Probebearbeitungen dazu fanden im Jahr 2004 unter anderem bei Deckel Maho in Pfronten statt, denn zu diesem Zeitpunkt war die Neubeschaffung von Maschinen erneut aus Pfronten noch nicht sicher. Nach den positiv verlaufenen Fräsversuchen bei Deckel Maho und umfangreichen Vergleichstest des Fräsmaschinen-Wettbewerbs durch die Hamburger Zerspanungsexperten fiel die Entscheidung zu Gunsten des bisherigen Maschinenlieferanten. Der für die Fräsfertigung zuständige Bereichsleiter mit seinen 16 Mitarbeitern (intern TRZ 1 genannt), Kai Harders, nennt dazu die wesentlichen Beweggründe: „Das neuartige duoBlock-Prinzip der Universal- Bearbeitungszentren DMC 100 U mit ihren dynamischen und hochgenauen Fräseigenschaften, der im Verhältnis zur Aufstellfläche große und gut zugängige Arbeitsraum mit der Abmessung 1m x 1m x 1m konnten uns zum einen überzeugen. Die Anordnung des Fräskopfes als sogenannte A-Achse ermöglicht im 5-Achsfräsbetrieb eine für unseren Mix an Fertigungsaufträgen günstige Arbeitsraumnutzung. Obwohl die Universalbearbeitungszentren keine „reinen“ HSC-Maschinen sind, können wir mit dem bis 24.000 U/min drehenden, 26 kW starken Schwenkfräskopf mit HSK-A63 Aufnahme und maximal 85 Nm gut leben. Wichtig für uns war der erweiterte A-Achs-Schwenkbereich von insgesamt 144°, wobei eine A-Achslage von - 37° über Horizontal- sowie + 17° über Vertikal-Position die notwendige Flexibilität bietet. Der Palettenwechsler an den Maschinen mit Sonderpaletten 800 x 800 mm2 und einem Nullpunkt-Spannsystem erspart uns Rüstzeit im Arbeitsablauf. Die Drehdurchführungen im NC-Palettentisch und im Rüstplatz der Maschine ermöglichen den Austausch unserer hydraulisch im Rüstplatz lösbaren unterschiedlichen Vorrichtungen, die selbst mittels Vakuumspannung die jeweiligen Werkstücke fixieren. Die Vakuum-Spanneinrichtung als komplettes Aggregat mit allem Zubehör je Spannkreis pro Maschine stellen wir als Airbus Hamburg bei. Die Schnittstellen zum Palettentisch und Rüstplatz der DMC 100 U sind mit Deckel Maho abgestimmt und ermöglichen einen gesteuerten Spannbetrieb im NC-Programm. Ebenso kommen die Vakuum- Spannvorrichtungen für die verschiedenen „Kofferecken“ (gemeint sind die Flügeleckbeschläge) aus unserem Hause. Die Vorrichtungskörper sind mittels erwähntem Schnellspannsystem und Schnittstelle zur Vakuumversorgung für die bisher 11 oder auch mehr Werkstücktypen genau und in kürzester Zeit auswechselbar. Insgesamt bringt uns die Palettierung mit der automatisierten Vakuumspannung eine Einsparung von 25 % von der Fertigungszeit mit den bisherigen Ausrüstungen.“ Auf die Nachfrage nach weiteren Merkmalen der Universal-Bearbeitungszentren von Deckel Maho, die zur Kaufentscheidung geführt haben, nennt uns Kai Harders: „ Wesentlich für unsere „just- in-time“- und zusätzliche Fräsprozesse ist der möglichst ungehinderte Fall und die problemlose Ausbringung der Späne, beides ist an den duoBlock-Maschinen DMC 100 U vorbildlich gelöst. Dazu war uns die programmkompatible CNC MillPlus IT als Nachfolgetyp der bereits vorhandenen Steuerungen an den MH 800 C-Maschinen bekannt. Denn vorerst arbeiten die zwei vorhandenen MH 800 C-Maschinen und die neuen DMC 100 U-Bearbeitungszentren im Verbund zusammen. In den Pausen zwischen den einzelnen Flügel-Rumpf-Montagen werden auf den Universalfräszentren verschiedenste Werkstücke je nach augenblicklicher Bedarfssituation angefertigt. Gegenwärtig werden anteilig am Fertigungsvolumen zu etwa 30 % Flügelendbeschläge und zu 70 % andere Fräswerkstücke (meist Leichtmetall-Strukturteile) bearbeitet. Dazu ist es sehr wichtig, dass alle Umrüstungen schnell und absolut reibungslos verlaufen.“ So ist es kein Wunder, dass Airbus Hamburg bei der Maschinenbestellung tief in das Optionsregal von Deckel Maho Pfronten gegriffen hat. Zusätzlich zu den erwähnten speziellen Ausführungen wurden wichtige Optionen vor allem auch zur Optimierung und Erhöhung der Sicherheit der Fräsprozesse geordert. Als wichtigste Zusatzbestellungen sind zu nennen: Messtaster zur Werkstückkontrolle, eine zweite Prozessorkarte in der MillPlus IT für weitere Windows- Informationsverarbeitungen eines zweiten im Schaltschrank eingebauten PC´s nach Airbus- Spezifikation mit Ethernetanschluss und Maus- Tableau, den Application Tuning Cycle ATC für eine künftige Vorschubeinstellung je nach Bearbeitungsziel für maximale Genauigkeit, Oberflächengüte oder Bearbeitungsgeschwindigkeit, die Werkzeugvermessung mittels Laser im Arbeitsraum, alternativ eine Minimalmengenschmierung intern durch Spindelmitte oder extern über Düsen (anwählbar über M- Funktionen), eine Maschinen- Vorbereitung zur Anbindung an eine zentrale Niederdruck- Kühlmittelversorgung, u. a. Beide duoBlock-Universalfräszentren DMC 100 U wurden vom Airbus- Betreiber beim Hersteller vorabgenommen. Neben dem Fräsen des 5-Achs-NAS-Teiles und eines Kundenwerkstücks enthielt die Vorabnahme auch Funktionsprüfungen des Vakuumspannsystems. Im Spätsommer 2005 wurden beide Fräszentren am Hamburger Airbus- Standort angeliefert und von der DMG Bielefeld gemeinsam mit den Betreibern von Airbus Hamburg in Betrieb genommen. Die künftigen Maschinenbetreiber absolvierten vorher umfangreiche Schulungen an der DMG Trainings- Akademie. Nach einigen internen Tests am Hamburger Airbus Standort wurden von der Mannschaft unter Kai Harders Leitung schon unterschiedlichste Airbus-Werkstücke auf den DMC 100 U´s gefräst. Damit wird die Technologieführerschaft von Airbus in der gegenwärtig boomenden Luftfahrtbranche weiter gefestigt. Die Werkzeugmaschinenbauer von der Deckel Maho GmbH aus Pfronten sind gemeinsam mit der DMG Vertriebs und Service GmbH Bielefeld sehr stolz, ihren Beitrag dazu leisten zu können. www.deckel-maho.de www.airbus-careers.com