Werkzeugherstellung in der Luft- und Raumfahrt: Two-in-One-Maschinenkonzept vereint Funkenerosion (EDM) mit Schleifen
Wie die Automobilhersteller bauen auch die Luft- und Raumfahrthersteller neue, leichte Materialien in ihre Produkte ein, um das Gewicht zu reduzieren und die Treibstoffeffizienz zu erhöhen. Diese Materialien stellen bei der Bearbeitung eine Herausforderung dar und erfordern spezielle Hartmetall- und PKD-Werkzeuge. Diese Werkzeuge wiederum stellen die Werkzeugschleifer vor Herausforderungen, welche durch die Kombination von Erodier- und Schleiffunktionen auf derselben Maschinenplattform gelöst werden können.
Heutige Flugzeuge bestehen zu 80 Prozent aus leichten Materialien wie Kohlenstoff, Aluminium und kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff (CFK). Bearbeitet werden diese Materialien mit Werkzeugen aus Hartmetall oder polykristallinem Diamant (PDK). Werkzeughersteller können Hartmetalle mit konventionellem Werkzeugschleifen effizient bearbeiten. PKD jedoch lässt sich sogar mit Diamantscheiben schwierig schleifen. Hier kommt es zu einem Eins-zu-Eins-Schleifverhältnis. Sprich: Schleifscheibe wie Werkstück verlieren gleich viel Material und machen den Prozess kostspielig. Aus diesem Grund hat WALTER sein Two-in-One-Maschinenkonzept entwickelt. Es vereint die Funkenerosion (EDM) wie auch das Schleifen in einer einzigen Maschinenplattform.
Die Werkzeugschleifmaschinen HELITRONIC VISION DIAMOND 400 L, HELITRONIC POWER DIAMOND 400, HELITRONIC RAPTOR DIAMOND und HELITRONIC DIAMOND EVOLUTION von WALTER bieten durch ihre Two-in-One-Konstruktion aussergewöhnliche Effizienz und Produktivität. Anwender können mit diesen Maschinen PKD-Werkzeuge erodieren wie auch Werkzeuge aus Hartmetall mit derselben Maschine schleifen. Damit entfällt der zeitraubende Prozess, Werkstücke zu einer anderen Maschine zu bewegen.
Das grosse Plus für Werkzeughersteller im Luft- und Raumfahrtsegment? Das Erodieren als auch das Schleifen, oder Kombinationen der beiden Bearbeitungsmethoden, auf einer Maschine erlaubt die Herstellung von Hartmetall wie auch von PKD-Werkzeugen. So können Werkzeughersteller in neue Geschäftsfelder expandieren oder ihren Wachstum steigern ohne zusätzliche Risiken einzugehen oder die Kosteneffizienz zu gefährden.
Erfahrungen aus der Praxis zeigen, dass in einigen Fällen ganze Schritte in der Produktionskette weggelassen werden konnten, weil die erodierten Werkzeuge nicht mehr nachgeschliffen oder poliert werden müssen. Eine enorme Produktionssteigerung bei den PKD-Werkezeugen. Ausserdem sind die Maschinen mit dem WALTER HELITRONIC TOOL STUDIO ausgestattet. Diese Softwarelösung macht die Programmierung intuitiv und einfach.
Effizienz bei Hartmetall-Werkzeugen steigern
Ein nachgefragtes Hartmetall-Werkzeug in der Luft- und Raumfahrt ist der «Tannenbaumfräser». Solche Hartmetall-«Tannenbaum» oder -«Weihnachtsbaum»-Fräser werden für die Fertigbearbeitung von Turbinenschaufelsitzen von Strahltriebwerken eingesetzt – dem Schnittpunkt der Turbinenschaufel zur Turbinenscheibe. Für diese Formen müssen die Luft- und Raumfahrthersteller Toleranzen von 3 μm bis 5 μm einhalten. Ein Wert, der nur mit einem mehrstufigen Prozess zu erreichen ist. Für diese Anwendung eignet sich die Two-in-One-Maschine oder die HELITRONIC VISION 400 L bzw. HELITRONIC POWER 400.
Nach dem ersten Schleifen führt man eine Korrekturmessung auf einem WALTER HELICHECK-Messsystem durch. Dies bietet eine hohe Genauigkeit und Wiederholbarkeit im Mikrometerbereich für das Scannen von Schleifscheiben und Schneidwerkzeuggeometrien. Die Feineinstellungen werden mit Hilfe der Formwerkzeugkompensationssoftware (FTC) des Systems durchgeführt, wodurch eine hohe Präzision und Zuverlässigkeit beim zweiten Schleifvorgang gewährleistet ist.
Spezifische Anwendungen von PDK-Werkzeugen
In der Luft- und Raumfahrt übliche Werkzeuge sind Schaftfräser, Bohrer und Senker. PKD-Werkzeuge für Luft- und Raumfahrtanwendungen werden meist in drei Kategorien eingeteilt:
- Werkzeuge mit PKD-Einsätzen, die aus gelöteten und polierten Platten hergestellt werden.
- Mit Vein-Technologie hergestellte Schneidkanten aus PKD.
- Werkzeuge, die volle PKD-Spitzen haben.
Allein in Flugzeugflügeln werden hunderttausende von Nieten gesetzt, um maximale Stabilität zu gewährleisten. PKD-Nietlochbohrer sorgen hier für präzise Löcher und gratfreie Bohrungen. Bei diesen Werkzeugen sorgen Erosion und Schleifen für die erforderliche Geometrie und Oberflächenpräzision.
Am häufigsten werden CFK-Materialien in Hybrid-Bauweise verwendet, um den äusseren Rumpf eines Flugzeugs abzudecken. Das Material besteht in der Regel aus CFK im Verbund mit Aluminium. Schneidwerkzeuge mit gesinterten PKD-Schneidkanten auf einem Hartmetallkörper sind ideal für die Bearbeitung.
Sind Sie Hersteller von Werkzeugen für die Luft- und Raumfahrt? Stellt Sie die Bearbeitung von leichten Materialien vor Herausforderungen? Wir sind Experten auf dem Gebiet von Hartmetall- und PKD-Werkzeugen. Unsere Spezialisten beraten Sie gerne.
