Optimierte Bearbeitung von Luftfahrtteilen

Dutch Aero mit Stammsitz Eindhoven gehörte ursprünglich zur Engineering- und Produktionssparte des niederländischen Konzerns Philips. Seit 2004 ist der Hersteller unabhängiger Bestandteil des führenden italienischen Luft- und Raumfahrtunternehmens Avio. Heute beschäftigt Dutch Aero rund 100 hoch qualifizierte Mitarbeiter auf 2000 m2 Betriebsfläche. Das Unternehmen produziert in erster Linie hochpräzise, sicherheitskritische Flugzeugteile: Komponenten für Flugzeugmotoren und Gasturbinen.

Wurde früher noch aus Aluminium gefertigt, verwendet man heute zumeist Titan, Inconel und etliche andere hitzebeständige Superlegierungen (HRSA). „Die Anzahl der Motorenteile ist stetig gestiegen – nur ein kleiner Anteil dessen, was wir heute maschinell bearbeiten, fällt noch unter die Kategorie Strukturkomponenten", erläutert Patrick Delisse, HSM CAM Engineer. „Zum Beispiel produzieren wir Komponenten für den F136-Motor des Lightning II Joint Strike Fighter, eines Mehrzweckkampfflugzeugs. Das sind ziemlich bedeutende Komponenten mit Bearbeitungs-Zykluszeiten, die sich über mehrere Schichten erstrecken."

Führende Triebwerkshersteller wie GE, Rolls-Royce und Snecma vertrauen auf die Expertise und Fertigungskompetenz von Dutch Aero bei zivilen und militärischen Anwendungen. Seit über einem Jahrzehnt verlässt sich Dutch Aero seinerseits auf Vericut, die NC-Simulationssoftware von CG Tech.

Komplexität erfordert Verifizierung

Delisse erinnert sich gut daran, wie das Unternehmen Mitte der 90er Jahre mit der Produktion zunehmend komplexer Aluminium-Bauteile begann. „Um diese effizient herzustellen, benötigten wir komplizierte Werkzeugmaschinen. So investierten wir in ein 4-achsiges Bearbeitungszentrum von Makino. Später kam das 5-Achs-Simultan-Fräsen hinzu. Wir brauchten Vericut für die Bestätigung einer fehlerfreien Programmierung der Werkzeugwege, um sowohl das Werkstück als auch das Bearbeitungszentrum zu schützen." Die Verwendung von Vericut ist jetzt zwingend erforderlich; kein Programm geht in die Werkstatt, ohne vorher mit der Simulationssoftware überprüft und damit freigegeben worden zu sein.

Die CAD/CAM-Daten erzeugt Siemens NX, während Vericut vor dem echten Maschinenlauf eine unabhängige Überprüfung und Simulation in Bezug auf kollisionsfreie Werkzeugwege bietet. Dies stellt sicher, dass die Verfahrwege der Maschinenachsen keine Kollision zwischen Struktur, Werkstück, Spannvorrichtungen und Werkzeugen verursachen.

Die Maschinensimulation ist für Dutch Aero auch angesichts der Neuzugänge im Maschinenpark von immenser Bedeutung: In Vericut definiert wurden sowohl die Maschinenmodelle des Breton 5-Achs-Bearbeitungszentrums (Dreh-Fräsen) als auch des Starrag-Heckert STC 5-Achs-Bearbeitungszentrums (Fräsen), das Strömungsteile wie Blisks produziert. „Früher haben wir die ganze Entwicklung inhouse abgewickelt, heute arbeiten wir in enger Kooperation mit Zulieferern", berichtet Delisse. „Mit den Funktionen einer 3-Achs-Maschine umzugehen, war nicht allzu kompliziert, aber bei 5 Achsen wird es so komplex, dass wir auf die Fähigkeiten und Kenntnisse von CG Tech bei der Maschinensimulation zurückgreifen."

Auch die große Pietro Carnaghi VTL (CNC-Vertikaldrehmaschine/Karusselldrehmaschine) im Bestand von Dutch Aero ist in Vericut modelliert. Hintergrund sind die komplexen Fertigungsprozesse: Die Drehbank kann die Schneidköpfe von horizontal auf vertikal umstellen – Vericut bringt das Werkzeug in die richtige Ausrichtung, um jeden Bearbeitungsvorgang komplett simulieren zu können. Die Software zur Werkzeugverwaltung stammt von Win Tool, und die Schneidwerkzeug-Baugruppen sind so genau wie möglich für den Einsatz in Vericut modelliert. Die Verifikationssoftware kann auch Modelle direkt von Herstellern wie Sandvik importieren, die die Werkzeugdefinitionen im Internet bereitstellen.

Patrick Delisse verwendet die Software interaktiv auf seinem PC: „Ich lasse Vericut von Zeile zu Zeile laufen, bis das Programm einen Fehler anzeigt. Der Fehler wird korrigiert und es geht weiter bis zum nächsten. Am Ende starte ich Vericut erneut, um die Garantie zu haben, dass das ganze NC-Programm fehlerfrei ist. Üblicherweise lasse ich die finale NC-Simulation über Nacht laufen; komme ich dann morgens und sehe, dass das Programm in Ordnung ist, geht es umgehend an die Maschine."

Im Übrigen kommen auch die Maschinenbediener bei Dutch Aero in die Programmierabteilung, um sich den virtuellen Maschinenlauf anzusehen und damit zu wissen, was sie beim neuen Auftrag erwartet. Noch dieses Jahr, mit dem Umstieg auf die aktuelle Version 7.1 und dem darin integrierten neuen Reviewer, wird dann auch dieser Schritt wegfallen.

Die Unterstützung durch die Simulationssoftware ist integraler Bestandteil des Praxisalltags: „Wir wissen, wie die verschiedenen Superlegierungen bearbeitet werden müssen, wir kennen die richtigen Drehzahlen und Vorschübe, und mit dem Vertrauen in Vericut haben wir Maschineneinfahrzeiten und Ausschuss reduzieren können", freut sich Delisse. „Inzwischen ist es so, dass nur beim ersten Maschinenlauf Bediener und NC-Programmierer noch anwesend sein müssen."

Softwaremodul optimiert CNC-Programm

Neben der Simulation seiner CNC-Maschinen und Verifikation der NC-Programme setzt Dutch Aero das Optimierungsmodul Optipath von Vericut ein, das den Vorschub automatisch gemäß Schnittbedingungen und aktuellem Materialabtrag anpasst, was die Bearbeitungszeit reduziert und zu längeren Werkzeugstandzeiten sowie zu besserer Oberflächenqualität führt. Während der Simulation speichert das Programm Tiefe, Breite und Winkel von Schnitten. Ferner speichert es die genaue Materialabtragsmenge jedes Segments. Somit kann Optipath die Bewegung in kleinere Segmente einteilen. Gemäß der von den Segmenten abgetragenen Materialmenge passt das Programm den Vorschub an die aktuelle Schnittbedingung an. Anschließend wird eine neue Werkzeugbahn ausgegeben, für die ausschließlich der Vorschub geändert wurde – geometrisch findet keine Veränderung statt.

„Einige Projektteile laufen bei uns über Jahre, da lohnt sich selbst eine vergleichsweise kleine Reduktion der Zykluszeit", erläutert Delisse. „Normalerweise entfällt ein signifikanter Anteil der Zykluszeiten aufs Zerspanen. Mit Optipath aber sparen wir nicht nur Zeit ein, wir schützen damit auch die Schneidwerkzeuge und sorgen für eine geringere Belastung der Werkzeugmaschinenstruktur. Bleibt festzuhalten, dass wir mit einem optimierten NC-Programm auch die Lebensdauer der Werkzeuge erhöhen und immer öfter ein besseres Oberflächen-Finish erhalten."

Aktuell verfügt Dutch Aero über sechs Vericut- und zwei Optipath-Lizenzen der neuesten Version. Natürlich ist jede Fertigungs-Software nur so gut wie der technische Support im Hintergrund. Patrick Delisse bescheinigt CG Tech bei der fortlaufenden Betreuung Professionalität und Zuverlässigkeit von A–Z. Zumal er aktiver Teilnehmer des Technik-Forums von CG Tech ist: „Etwa einmal pro Woche checke ich die neuesten Beiträge, um zu sehen, was passiert. Es ist wirklich sehr nützlich, sich mit den Gedanken und Ideen anderer zu befassen."

Dutch Aero BV www.dutchaero.nl

CG Tech www.cgtech.de