Schruppbearbeitung des Schaufelfußes auf der Deckel Maho DMU 100 Monoblock Bild: DMG

Bearbeitung des Schaufelblatts Bild: DMG

Werkzeugstrategie von Walter für die Schaufelbearbeitung Bild: Walter

Maschinen- und Werkzeughersteller bieten abgestimmte Lösungen

Komplettpaket für die Schaufelbearbeitung

Mit der Adaption spezifischer Bearbeitungsfälle auf Standardmaschinen will DMG eine kostengünstige und flexible Alternative zu Spezialmaschinen schaffen. Ein Beispiel liefern die Komplettpakete für die Bearbeitung von Turbinenschaufeln, welche der Werkzeugmaschinenhersteller zusammen mit dem Werkzeughersteller Walter geschnürt hat. Die Systempartner wollen damit Einsparungen von 20 bis 30 Prozent gegenüber herkömmlichen Maschinenkonzepten erreichen.

Branchenfokussierung ist ein strategisches Element, auf das sowohl DMG als auch Walter aktuell setzen – sowohl bei ihrer Entwicklungsarbeit als auch bei der Vermarktung. Im Energiesektor können die Partner bereits auf Erfolgen aufbauen. „Wir haben in China und Indien Maschinen stehen, die sehr große Schaufeln in Serie produzieren", berichtet Thomas Lochbihler, Leiter Anwendungstechnik bei Deckel Maho Pfronten. Auch Walter ist im Blade-Bereich stark aufgestellt. Zu den Kunden zählen führende internationale Hersteller aus der Kraftwerksindustrie.

Mit einem Lösungskonzept für die Bearbeitung von Turbinenschaufeln, die recht spezifische Anforderungen an Maschine und Werkzeuge stellt, wollen die Partner ihre Kundenbasis in diesem Marktsegment verbreitern. Die Grundlage der Kombinationslösung bildet die Fräsmaschinenreihe DMU 80/100 Monoblock von Deckel Maho. Hohe Dynamik und Steifigkeit prädestinieren die Maschine laut Hersteller für diesen Einsatzzweck.

Der Prozess ist für Blades bis 700 mm Länge ausgelegt. „Das ist auch die übliche Grenze einer frei fliegenden Schaufel", erläutert Erwin Linsmaier, Manager OEM bei Walter. „Längere Schaufeln werden normalerweise mit einem Außenring fixiert, und sie werden auch nicht mehr aus dem Vollen gefräst, sondern geschmiedet. Da sieht die Bearbeitungstechnik völlig anders aus."

Um die Komplettbearbeitung der Turbinenschaufeln produktiv zu gestalten, hat DMG eigens den Blade-Tisch entwickelt. Er ist mit Linearführungen ausgestattet, auf denen die zwei aufgesetzten Teilapparate gegeneinander verschoben und unterschiedliche Schaufellängen eingestellt werden können. „In diesem Arbeitsraum wird es keine stabilere Maschine auf dem Markt geben", verspricht Lochbihler. Und das alles sei schon zu Preisen ab rund 250 000 Euro zu haben. „Da heben wir uns von den Spezialherstellern doch sehr stark ab."

Als weitere technische Vorteile nennt Lochbihler die gute Späneabfuhr, die kleine Aufstellfläche, die leichte Zugänglichkeit und die Möglichkeit zur Halbautomatisierung. Vorteilhaft lasse sich auch DMGs Application Tuning Cycle (ATC) einsetzen. Mit diesem Feature kann der Bediener über die Anwahl vordefinierter Parameter seine Bearbeitungsergebnisse zielgerichtet in Bezug auf Oberfläche, Geschwindigkeit und Genauigkeit optimieren, wobei selbst das Gewicht des Werkstücks in die Analyse und Optimierung mit einbezogen wird. So lassen sich die Maschineneigenschaften den unterschiedlichen Erfordernissen der Schrupp- und Schlichtbearbeitung anpassen. „ Bei der Schruppbearbeitung muss ich Formen nicht so genau abfahren und kann dadurch Bearbeitungszeit sparen", erläutert der DMG-Mann. Beim Schlichten wiederum zähle Genauigkeit.

Neben der notwendigen Funktionalität der Steuerung ist hier die maschinentyp-spezifische Parameterermittlung durch DMG Voraussetzung für optimale Ergebnisse. „Und man braucht Werkzeuge, die einen relativ breiten Bearbeitungsbereich durchfahren können", ergänzt Michael Schneider, Director Services & Engineering bei Walter. „Wenn man beispielsweise in der Mitte einer 700er-Schaufel bei der Schlichtbearbeitung ist, bei der es aufs My ankommt, dann darf man auf keinen Fall zu viel Druck bieten. Deshalb ist es wichtig, so weich wie möglich zu schneiden."

Walter steuert eine maßgeschneiderte Werkzeugauswahl bei. „Es handelt sich um eine Plug-and-play-Lösung", erläutert Schneider. „ Diese umfasst die Standardmaschine plus ein dafür ausgelegtes Werkzeugpaket." Dabei stellt das so genannte Vario-Paket – wie der Name schon impliziert – lediglich einen Vorschlag dar, auf dessen Grundlage der Kunde sich dann sein Werkzeugsortiment individuell zusammenstellen kann.

Konzipiert ist das Lösungspaket sowohl für die Einzelfertigung als auch für mittlere und größere Serien. Die gute Zugänglichkeit der Maschine zahlt sich sowohl bei der Einzelbestückung durch den Werker als auch im halbautomatisierten Betrieb mit einem Handlingsystem aus. Zwei große Anwendergruppen haben die Partner im Blick: Zum einen die typischen Turbinen-OEMs wie Siemens oder Alstom, die die Turbinen bauen und ausliefern. Zum anderen Zulieferbetriebe, die Austauschschaufeln on demand herstellen. „ Jede Turbine muss alle drei bis vier Jahre überholt werden", erläutert Schneider. Die Schaufeln werden analysiert, und diejenigen, welche ersetzt werden müssen, werden herausgenommen und neu bestellt. „Die Ersatzschaufeln kommen aber nicht mehr vom Originalhersteller, sondern von Zulieferbetrieben. Und die müssen natürlich extrem schnell und flexibel fertigen können."

Offenheit bietet Differenzierungschancen

Entsprechend streben Gildemeister und Walter in diesem Bereich auch keine klassischen Turnkey-Projekte an. „Der Kunde kauft mehr oder weniger die nackte Maschine – sucht aber ein hohes Maß an Technologietransfer", erläutert Linsmaier. Das offene System biete ihm die Chance, eigenes Know-how einzubringen und sich über Technologie und Stückkostenpreise vom Wettbewerb abzuheben, ergänzt Lochbihler. Dagegen offerierten die spezialisierten Hersteller in der Regel Komplettpakete, die bereits Frässtrategien umfassen. „Der Kunde ist dann sehr geprägt auf diesen Prozess. Bei einer starken Änderung im Teilespektrum stößt er schnell an Grenzen."

Ähnlich sieht es bei verändertem Werkstoffspektrum aus. „Ein Wechsel von hoch legiertem Stahl etwa zu Titan erfordert auch völlig andere Bearbeitungsstrategien", erläutert Lochbihler. „ Eine Maschine, die die ganzen Strategien bereits vorgibt, passt dann nicht mehr – man muss warten, bis der Hersteller neue Strategien darauf abbildet."

Dass die Bedeutung neuer Werkstoffe in den kommenden Jahren steigen wird, davon sind die Experten von DMG und Walter überzeugt. Zwar beeinflussen präzise Formen und Oberflächen der Kraftwerksschaufeln entscheidend den Wirkungsgrad der Dampfturbinen, doch die Branche ist auch bestrebt, die Turbinen mit immer höheren Temperaturen zu betreiben und so eine höhere Energiedichte zu erzielen. „Wir liegen heute noch bei Prozesstemperaturen zwischen 500 und 550 Grad Celsius, bewegen uns aber in den Bereich 700 bis 750 Grad Celsius", berichtet Lochbihler. Entsprechend wachsen auch die Anforderungen an das Material: „Gegenwärtig werden noch typischerweise hochlegierte Stähle eingesetzt", erläutert Schneider. Doch der Anteil von Spezialwerkstoffen wie hochwarmfeste Nickel- oder Titanlegierungen – aktuell lediglich fünf bis zehn Prozent – werde in den kommenden Jahren stark steigen. (fm)

Gildemeister AG www.gildemeister.com ; AMB Halle 7 Stand D 12

Walter AG www.walter-tools.com ; AMB Halle 1 Stand G 32