Herm­le: Fräs-Dreh­zen­tren zur effi­zi­en­ten Bear­bei­tung von Triebwerkskomponenten

Herm­le: Fräs-Dreh­zen­tren zur effi­zi­en­ten Bear­bei­tung von Triebwerkskomponenten

Heu­ti­ge Flug­zeug­trieb­wer­ke sind auf gerin­gen Treib­stoff­ver­brauch getrimmt. Ihre Emis­sio­nen sind redu­ziert, und sie erzeu­gen deut­lich weni­ger Lärm. Dafür set­zen die Her­stel­ler auf kom­ple­xe Geo­me­trien, hoch­fes­te Werk­stof­fe und zudem eine lücken­lo­se Pro­zess­über­wa­chung. Die Gos­hei­mer Maschi­nen­fa­brik Bert­hold Herm­le deckt mit den Mill-Turn-Vari­an­ten ihrer High-Per­for­mance-Bear­bei­tungs­zen­tren die Anfor­de­run­gen an die anspruchs­vol­le Fer­ti­gung von Blisks und ande­ren rota­ti­ons­sym­me­tri­schen Trieb­werks­kom­po­nen­ten ab.

Die Herausforderung sind die oft hochharten oder-zähen Werkstoffe der Triebwerkskomponenten. Hier ein präzise aus dem Vollen gefräst er Impeller aus Titan auf einer Hermle C 42 U MT dynamic. - Bild: Hermle
Die Her­aus­for­de­rung sind die oft hoch­har­ten oder-zähen Werk­stof­fe der Trieb­werks­kom­po­nen­ten. Hier ein prä­zi­se aus dem Vol­len gefräst er Impel­ler aus Titan auf einer Herm­le C 42 U MT dyna­mic. – Bild: Hermle

Die MT-Maschi­nen des Werk­zeug­ma­schi­nen­her­stel­lers über­zeu­gen mit ihrem Maschi­nen­kon­zept. Hier kann der Anwen­der das Werk­stück, das er dre­hend bear­bei­tet, zugleich auch schwen­ken. Damit erge­ben sich gegen­über her­kömm­li­chen Dreh­ma­schi­nen eine gan­ze Rei­he an Vor­tei­len und neu­en Bear­bei­tungs­mög­lich­kei­ten. Denn dank des simul­ta­nen Schwen­kens kön­nen Anwen­der kür­ze­re und damit zudem auch stei­fe­re Werk­zeu­ge ein­set­zen. Zudem kön­nen sie nun auch kom­ple­xe Kon­tu­ren mit nur einem Werk­zeug bear­bei­ten. Damit brau­chen Anwen­der für die Bear­bei­tung von Trieb­werks­kom­po­nen­ten auf der MT-Ver­si­on deutlch weni­ger Werk­zeu­ge. Und die kom­men außer­dem meist aus dem Stan­dard­sor­ti­ment. Damit kön­nen die Anwen­der dar­über hin­aus auch deut­lich bei den Inves­ti­ti­ons­kos­ten sparen.

Trieb­werks­kom­po­nen­ten erfor­dern Sta­bi­li­tät, Prä­zi­si­on und Langzeitgenauigkeit

Prä­zi­si­on, Sta­bi­li­tät und Lang­zeit­ge­nau­ig­keit der Maschi­nen sind für die Her­stel­lung von Trieb­werks­kom­po­nen­ten eben­so wich­tig. Denn eine Trieb­werks­bau­rei­he wird oft über einen lan­gen Zeit­raum von bis zu 20 Jah­ren her­ge­stellt. Daher müs­sen sich die Trieb­werks­her­stel­ler bei ihren Maschi­nen auf eine eine eben­so lan­ge Genau­ig­keit und Zuver­läs­sig­keit ver­las­sen kön­nen. Buch­stäb­lich bis zum letz­ten Teil.. Für Herm­le eine beson­de­re Her­aus­for­de­rung – auf den Anla­gen lau­fen schließ­lich hoch­kom­ple­xe 5‑Achs-Bear­bei­tun­gen in schwer zer­span­ba­ren Werk­stof­fen wie Inco­nel oder hoch­warm­fes­ten Eigen­ent­wick­lun­gen der Triebwerkshersteller. 

Im Fokus
Herm­le goes Aero­space
Effi­zi­en­te Trieb­wer­ke gehen ein­her mit einer stär­ke­ren Belas­tung der Trieb­werks­kom­po­nen­ten. Das hat Fol­gen für die ein­ge­setz­ten Werk­stof­fe und die Fer­ti­gungs­ver­fah­ren. Für die ver­än­der­ten Anfor­de­run­gen stell­te Herm­le im Jahr 2010 mit der C 42 U MT sei­ne ers­te MT-Maschi­ne (Mill-Turn) vor – die Initi­al­zün­dung für den umfas­sen­den Ein­stieg in die Aero­space-Bran­che. Zwar waren auch vor­her schon Herm­le-Fräs­ma­schi­nen bei den Trieb­werks­her­stel­lern im Ein­satz. Aber erst mit der MT-Tech­no­lo­gie rück­ten sie bei Herm­le stär­ker als Anwen­der­kreis in de Fokus. Heu­te gene­riert Herm­le einen zwei­stel­li­gen Pro­zent­wert des Gesamt­um­sat­zes mit der Aerospace-Sparte.

Eine Beson­der­heit in der Bear­bei­tung von Trieb­werks­kom­po­nen­ten ist die For­de­rung nach der Gleich­heit der Maschi­nen. Selbst wenn ein Pro­jekt über meh­re­re Jah­re läuft, kann Herm­le garan­tie­ren, dass jede Herm­le-Maschi­ne, die in die­sem Zeit­raum gebaut und aus­ge­lie­fert wird, iden­tisch mit der ers­ten ist. Und zwar unab­hän­gig davon, ob in die­sem Zeit­raum soft­ware- oder hard­ware­sei­ti­ge Sys­tem­up­dates aus­ge­führt wur­den. Das ist einer der Vor­tei­le des Stan­dard­kon­zepts von Herm­le gegen­über Sondermaschinen.

Simul­ta­ne Dreh­be­ar­bei­tung inklu­si­ve Schwenken

Drei High-Per­for­mance-Line-Maschi­nen bie­tet Herm­le aktu­ell auch in der MT-Ver­si­on an: die C 42 U, C 52 U und C 62 U. Die­ses Maschi­nen­kon­zept ermög­licht die simul­ta­ne Dreh­be­ar­bei­tung inklu­si­ve Schwen­ken von Trieb­werks­kom­po­nen­ten bis zu einem Durch­mes­ser von 1200 mm und einer Höhe von 900 mm. Das Höchst­ge­wicht darf beim Dre­hen bei bis zu 700 (C 42 U MT), 1000 (C 52 U MT) und 1500 kg (C 62 U MT) lie­gen. Den gera­de ange­sichts der hohen maxi­ma­len Mas­sen für eine Dreh­be­ar­bei­tung not­wen­di­gen stei­fen Maschi­nen­auf­bau brin­gen die Herm­le-Bear­bei­tungs­zen­tren bereits mit. 

Die C 62 U MT dynamic ist das Topmodell unter den Fräs-Drehzentren der Hermle High-Performance-Line. Hier kann der Anwender bis zu 2500 kg schwere Triebwerkskomponenten effizient und hochdynamisch zerspanen. - Bild: Hermle
Die C 62 U MT dyna­mic ist das Top­mo­dell unter den Fräs-Dreh­zen­tren der Herm­le High-Per­for­mance-Line. Hier kann der Anwen­der bis zu 2500 kg schwe­re Trieb­werks­kom­po­nen­ten effi­zi­ent und hoch­dy­na­misch zer­spa­nen. – Bild: Hermle

Von den Aero­space-Anwen­dun­gen deut­lich vor­an­ge­trie­ben wur­de indes die Ent­wick­lung der hydrau­li­schen Lager­vor­span­nung der Spin­del. Schließ­lich ist die Spin­del das schwächs­te Glied im Gesamt­sys­tem. Herm­le hat daher eine dreh­zahl­ab­hän­gi­ge Ver­stei­fung ent­wi­ckelt. Dabei passt die Maschi­nen­steue­rung die Lager­be­las­tung auto­ma­tisch an. So wird das Spin­del­sys­tem etwa bei nied­ri­gen Dreh­zah­len, wie sie bei der Zer­spa­nung etwa hoch­har­ter oder zäher Mate­ria­li­en in Trieb­werks­kom­po­nen­ten ver­wen­det wer­den, deut­lich stei­fer. Dar­über hin­aus wer­den bei nied­ri­gen Dreh­zah­len die Lager­pa­ke­te zusätz­lich auch noch hydrau­lisch beauf­schlagt. Bei höhe­ren Dreh­zah­len redu­ziert die Steue­rung den hydrau­li­schen Druck, so dass dann nur noch das Feder­pa­ket die Lager­vor­span­nung bestimmt.

Pro­zess­über­wa­chung ist bei der Her­stel­lung von Trieb­werks­kom­po­nen­ten unerlässlich

Ein wich­ti­ger Fak­tor beim Zer­spa­nen von Trieb­werks­kom­po­nen­ten ist zudem die Pro­zess­über­wa­chung. Nicht nur, wenn spä­ter ein Scha­den im Trieb­werk ent­steht, ist eine lücken­lo­se Doku­men­ta­ti­on der ein­zel­nen Fer­ti­gungs­schrit­te ein abso­lu­tes Muss. Das fängt bei schein­ba­ren Tri­via­li­tä­ten wie der Kühl­mit­tel­über­wa­chung an, die bei­spiels­wei­se wäh­rend eines Bohr­vor­gangs doku­men­tiert, dass immer genug Kühl­mit­tel in der Zer­spa­nungs­zo­ne vor­han­den war. Eine Unter­bre­chung im Kühl­mit­tel­fluss könn­te schließ­lich lokal zu einer hohen Wär­me­ein­wir­kung und damit zu Ver­än­de­run­gen im Mate­ri­al­ge­fü­ge füh­ren. Und die könn­te das Teil im spä­te­ren Betrieb dann unter hoher Belas­tung ver­sa­gen las­sen. Des­halb hat Herm­le in den Maschi­nen Sen­so­ren ein­ge­baut, die Druck und Durch­fluss im inne­ren Kühl­mit­tel­kreis­lauf über­wa­chen. Die­se Daten aus der Pro­zess­über­wa­chung wer­den anschlie­ßend mit der Lebens­lauf­ak­te des Bau­teils aufbewahrt.

Gut zu erkennen sind die sogenannten Tannenbaumprofile in dieser Fandisc. In solche Triebwerkskomponenten werden später die Fanblades eingehängt. Das Bauteil entstand auf einer Hermle C 62 U MT dynamic. - Bild: Hermle
Gut zu erken­nen sind die soge­nann­ten Tan­nen­baum­pro­fi­le in die­ser Fan­disc. In sol­che Trieb­werks­kom­po­nen­ten wer­den spä­ter die Fan­bla­des ein­ge­hängt. Das Bau­teil ent­stand auf einer Herm­le C 62 U MT dyna­mic. – Bild: Hermle

Die Bear­bei­tungs­zeit typi­scher Blisks beträgt bis zu 20 h. Hier ist die rich­ti­ge Bear­bei­tungs­stra­te­gie aus­schlag­ge­bend. Ins­be­son­de­re dann, wenn die Blisks über lan­ge Schau­feln ver­fü­gen, die wäh­rend der Bear­bei­tung nicht ins Schwin­gen gera­ten dür­fen. Dar­über hin­aus ver­ur­sacht die Bear­bei­tung der schwie­ri­gen Mate­ria­li­en oft einen hohen Werk­zeug­ver­schleiß. Die Werk­zeug­au­to­ma­ti­on der Herm­le-Zen­tren bringt hier oft eine deut­li­che Effi­zi­enz­stei­ge­rung. Anders sieht es bei der Werk­stück­au­to­ma­ti­on aus. Hier genügt für die auto­ma­ti­sche Bestü­ckung der Bear­bei­tungs­zen­tren auf­grund der meist lan­gen Bear­bei­tungs­zei­ten der Trieb­werks­kom­po­nen­ten in der Regel ein Palettenwechsler.

Nicht nur die Maschi­nen selbst kön­nen punkten

Blisks las­sen sich oft kom­plett auf den Herm­le-Zen­tren bear­bei­ten – bis auf eine Nach­be­ar­bei­tung zum Ver­dich­ten der Ober­flä­che fer­tig für die Mon­ta­ge. Aller­dings ist die Qua­li­tät der Maschi­ne und die nach­hal­tig guten Bear­bei­tungs­er­geb­nis­se der Trieb­werks­kom­po­nen­ten nur die eine Sei­te der Medail­le. Min­des­tens genau­so wich­tig ist den Anwen­dern die gute Betreu­ung sei­tens der Herm­le-Exper­ten. Das fängt beim auf­merk­sa­men Umgang mit den Anwen­der­wün­schen an. Dar­über hin­aus ist aber auch die Herm­le-Anwen­dungs­tech­nik die schnell berät, Lösun­gen gemein­sam mit dem Anwen­der erar­bei­tet und auch kurz­fris­tig Fräs­ver­su­che durch­führt, ein wich­ti­ger Fak­tor. Außer­dem ist da noch der Herm­le-Ser­vice ein wich­ti­ger Plus­punkt für die Anwen­der, der oft als Bench­mark im Werk­zeug­ma­schi­nen­bau gese­hen wird.


Gefällt der Bei­trag? Bit­te teilen:

Schreiben Sie einen Kommentar