Den Vorsprung sichern

Im stark umkämpften Markt der globalen Luft- und Raumfahrtindustrie hält die in Lincoln (UK) stationierte Alstom Aero-space einen starken Marktanteil im Bereich der Flugzeugtriebwerke durch die Kombination von Konstruktions-Know-how und anspruchsvoller Hightech-Fertigung. Ein Beispiel für diese Vorgehensweise ist die Integration der Hightech-Lasertechnologie von Blum zur Werkzeugeinstellung auf einem Hermle 5-Achs-CNC-Bearbeitungszentrum zur Bearbeitung von sehr komplexen Triebwerkskomponenten.

Die von Lincoln (UK) hergestellten, äußerst komplexen rotierenden Zubehörteile, die in der Luftfahrttechnik als „Läufer“-Baugruppen bekannt sind, beinhalten nicht nur Impeller, Blisks und Turbinenscheiben, sondern auch mehrstufige, rotierende Kompressorelemente von Gasturbinen, manchmal kombiniert mit einzelnen monolithischen Bauteilen, wie sie in kleinen bis mittleren Flugzeugen und Helikoptern vorkommen. Diese Bauteile werden aus exotischen Materialien, einschließlich Inconel- und Titanlegierungen hergestellt, die oft neben einer groben Schruppbearbeitung auch extrem feine Präzisionsarbeit in einer einzigen Aufspannung erfordern.
Die 5-Achs-Funktionalität der installierten Hermle-Maschinen wird durch die Bearbeitungsoperationen, die das Alstom-Team ausgetüftelt hat, bis zum Limit ausgeschöpft. Jedes Bearbeitungszentrum verwendet eine Vielzahl von unterschiedlichen Werkzeugen. Eine Maschine musste sogar mit nicht weniger als drei Werkzeugkarussells mit je 29 Positionen konfiguriert werden, um die Anforderungen zu erfüllen, die während eines langen, komplizierten Bearbeitungsablaufes an sie gestellt wurden. Dennoch müssen bei der Bearbeitung von Teilefamilien schnelle Wechselzeiten erreicht werden.
Bei Inbetriebnahme der ersten Maschine wurde die Werkzeugeinstellung noch außerhalb der Maschine auf althergebrachte Art ausgeführt. Als jedoch eine zweite Maschine benötigt wurde, und erste Bearbeitungsversuche auf einer Hermle VMC mit einem 87-Positionen-Werkzeugmagazin durchgeführt wurden, führte die Notwendigkeit, Zeit und Aufwand zu reduzieren, zu ersten Gesprächen mit Blum bezüglich der Integration ihrer innovativen LaserControl-Systeme.
Die Integration des Blum-Systems führte nicht nur dazu, die Werkzeugeinstellzeiten auf ein Sechstel der zuvor benötigten Zeit zu reduzieren, sondern es wurde außerdem eine viel höhere Zuverlässigkeit und Bearbeitungsflexibilität erreicht. Da die Maschinenanlage im 3-Schicht-Betrieb voll durchläuft, war die Fähigkeit des Lasersystems, sich unter solch erschwerten Bedingungen zu behaupten, für seine Wahl von größter Bedeutung. Ein anderer Vorteil des Blum-Systems war seine Fähigkeit, Längenmessung und Werkzeugausfall in einer Bearbeitungsumgebung, in der große Kühlmittelmengen anhaltend nasse und nebelhafte Bedingungen schaffen, genau zu kontrollieren.
Besonders erwähnt werden muss, dass die Vorgehensweise und die Methode zur effektiven Umsetzung der von Alstom entwickelten Fertigungsprozesse eine große Anzahl von extrem kleinen Werkzeugen mit einer sehr komplexen Geometrie fordern. Während der größte Schaftfräser einen Durchmesser von 13 mm haben kann, können andere Werkzeuge bei einem Durchmesser von 0,9 mm liegen. Diese empfindlichen Bearbeitungen erfordern eine ständige Kontrolle bezüglich Bruch oder Beschädigung, die durch den Blum-Laser problemlos erledigt wird. Bohrer, Schaftfräser, Reibahlen, Gewinde- und Faswerkzeuge sind nur einige wenige der zahlreichen und unterschiedlichen Werkzeuge, die bei jeder Aufspannung benötigt werden und durch die Komplexität oft bis zu drei Messpunkte pro Werkzeug erfordern.
Beim Blum-LaserControl-System sind Sender und Empfänger einzeln, zirka 1 m voneinander entfernt, außerhalb der Maschine installiert. Der Strahl ist genau auf den Teil des Bearbeitungsbereiches vor-fokussiert, den der Anwender wünscht. Diese fokussierte Strahl-Fähigkeit, die einzigartig bei Blum realisiert ist, bietet Präzision auf allerhöchster Ebene.
Bei der ersten mit Laser ausgestatteten Maschine war der Fokuspunkt in der Mitte der X-Achse. Dadurch wurde der Spindelverfahrweg auf ein Minimum reduziert, um Zeit zu sparen. Da Sender und Empfänger nicht im Bearbeitungsraum lagen, erwies sich das System als absolut effektiv. Ein zweites Lasersystem wurde bei Blum für das erste in Lincoln installierte Hermle-Bearbeitungszentrum bestellt. Da es sich hierbei um eine Nachrüstung handelte, mussten Sender/Empfänger innerhalb des tatsächlichen Bearbeitungsbereiches der Maschine angeschraubt werden, was deshalb eine wesentlich größere Belastungsprobe für die Fähigkeiten des Systems war.
„In der Praxis“, berichtet der Fertigungsleiter von Alstom, Jon Count, „hat es sich als gleich wirkungsvoll erwiesen und wir mussten nie den Blum-Service in Anspruch nehmen.“ Nach seiner Meinung ist neben der Absolutgenauigkeit die Wiederholgenauigkeit bei der Werkzeugkontrolle das Wichtigste, und er ist froh darüber, dass er auf Genauigkeiten von weniger als 1,2 µm verweisen kann.
Bei den rauen Bedingungen, die in dieser Bearbeitungsmaschine herrschen, ist ein bedeutender Aspekt für den Einsatz des optischen Systemes von Blum, dass es innen durch ein cleveres mechanisches Schutzsystem gegen Kühlmittel und Späne abgedichtet ist. Dieses System funktioniert nahezu wartungsfrei und mit minimalen Energiekosten. Aufgrund des Erfolges der beiden Systeme wurde auch bei der Bestellung des dritten, noch fortschrittlicheren Bearbeitungszentrums Hermle C40U das Blum-LaserControl-System vorgeschrieben und befindet sich heute voll im Einsatz.
Beim Gespräch über den Erfolg der Firma, die weltweit mehr als 30.000 Lasersysteme installiert und in Betrieb hat, meint David Mold, Geschäftsführer von Blum Novotest UK, dass es in Kombination mit hochautomatisierten Werkzeugmaschinen vielen europäischen Herstellern geholfen hat, erfolgreich mit Niedriglohn-Ländern zu konkurrieren. Bei der Anwendung von Alstom, so Mold, wurde die Standard-Software zur automatischen Korrektur von Werkzeugmaßabweichungen von Blum installiert und arbeitet perfekt mit den vorhandenen Heidenhain-Steuerungen. Dies bestätigt auch Jon Count, für den die Programme sowohl unkompliziert als auch einfach in seine CNC-Programme integrierbar sind. Er betont auch, welche Sicherheit der computergesteuerte Ablauf im Vergleich zur manuellen Methode bringt, da er durch die Eingabe der richtigen Korrekturdaten falsche Werkzeuglängen durch versehentliche Falscheingabe des Maschinenbedieners ausschließt.
www.blum-novotest.com