Tiefbohrmaschinen von Unisig: Luftfahrtindustrie treibt Wandel im Tiefbohren voran

Unisig fertigt Maschinen für das Einlippen- oder BTA-Werkzeugsystem für Tiefbohrungen, die auf Bearbeitungszentren nicht oder nur schwer zu erreichen sind.

Unternehmen verändern sich aufgrund der Kundenanforderungen, und die Luft- und Raumfahrtindustrie erlebt eine Vielzahl von Veränderungen im Zusammenhang mit dem Wachstum in vielen Regionen der Welt, in denen mehr geflogen wird. Und von den Zulieferern wird noch mehr erwartet, darunter ein geringerer Kraftstoffverbrauch, Fahrgastkomfort und das nie endende Streben nach Sicherheit, die allesamt die Triebfeder für Technik und Design sind. Infolgedessen entwickeln sich Kurzstrecken-Regionalflugzeuge und Langstreckenflugzeuge weiter, um den Herausforderungen gerecht zu werden. Doch was bedeutet das für das Tiefbohren?

Unisig bietet allen Herstellern und auch Lohnfertigern, welche ihr Luft- und Raumfahrtgeschäft ausbauen wollen, Standardmaschinenkonfigurationen, Werkzeuge und Anwendungsunterstützung an, die das Innenkonturieren mit einer CNC-gesteuerten Achse ermöglichen.

Fortschritte bei der Werkzeugausstattung

„Die Grundlagen des Einlippenbohrens und des BTA-Bohrens (Boring and Trepanning Association) haben sich im Laufe der Jahre kaum verändert. Die Werkzeuge verfügen über außermittige Spitzen, um Kräfte auf die Führungsleisten auszuüben. Dies wiederum trägt dazu bei, präzise Bohrungen zu erzeugen, gewährleistet Geradheit sowie Genauigkeit und sorgt gleichzeitig für eine gute Oberflächengüte, Rundheit und Konsistenz – was das Tiefbohren zu einem Mehrwertprozess macht. Die Ausführung des Schneidwerkzeugdesigns hat sich jedoch geändert, um mit den Fortschritten in der modernen Metallzerspanung Schritt zu halten“, erklärt Anthony Fettig, CEO von Unisig.

Wendeschneidwerkzeuge beispielsweise sind schon seit langem im Einsatz. Im Laufe der Jahre wurden Wendeplattenwerkzeuge hinsichtlich Hartmetallsorten, Beschichtungen, Kantengeometrie und verbessertem Kopfdesign weiterentwickelt, um die Festigkeit und Genauigkeit des Plattensitzes und der -spannung zu erhöhen. Diese Verbesserungen haben es ermöglicht, kleinere, tiefere Bohrungen mit Wendeschneidwerkzeugen zu bohren und so eine höhere Genauigkeit im Vergleich zu Werkzeugen früherer Generationen zu erzielen. Wendeschneidplattenwerkzeuge sind besonders dann wünschenswert, wenn im Werkstück besondere Formen erforderlich sind und für jede Bohrung mehrfache Bearbeitung erforderlich ist, um das fertige Profil zu erzeugen.

Das oft als Auskammern bezeichnete Innenkonturieren mit einer CNC-gesteuerten Achse wird immer beliebter. Während der Prozess früher ausschließlich großen OEMs vorbehalten war und deren Budget und Produktpalette die Startinvestition rechtfertigten, bietet Unisig jetzt Standardmaschinenkonfigurationen, Werkzeuge und Anwendungsunterstützung an, die ihn allen Herstellern – und sogar Lohnfertigern – zugänglich machen, die wünschen, ihr Luft- und Raumfahrtgeschäft auszubauen.

Neben der Weiterentwicklung der Werkzeuge wird auch die Werkzeugvoreinstellung zu einer Notwendigkeit, wenn es um die Bearbeitung schwer herzustellender Komponenten geht. Das Einrichten des Kopfes und die Formmessung lassen sich viel besser kontrollieren, wenn ein Laservoreinstellgerät oder eine hochauflösende Kamera verwendet wird, um die letzten paar Zehntel oder Mikrometer aus einem Prozess herauszuholen. RFID automatisiert die Kommunikation mit den CNC-Steuerungen der Tiefbohrmaschine und verringert das Risiko menschlicher Fehler.

Maschinenentwicklung

„Tiefbohrmaschinen werden immer intelligenter, was von entscheidender Bedeutung ist, wenn die erzeugten Bohrungen schwer zu messen sind oder der Bediener nicht sehen kann, was am Schneidwerkzeug passiert, um Anpassungen vorzunehmen. Für die Erstellung eines zuverlässigen Fertigungsplans für Luft- und Raumfahrtkomponenten sind genaue Echtzeit-Prozessrückmeldungen von den Spindel- und Servolasten sowie Rückmeldungen zu Vibration, Temperatur, Kühlmittelfluss und Druck erforderlich. Datenerfassung und vernetzte Maschinen liefern Informationen, die dann für Analysen und Prozessverbesserungen genutzt werden können“, erläutert Fettig.

Die für Luft- und Raumfahrtteile ausgewählten Materialien sind oft exotisch und schwer zu bearbeiten – gängig sind rostfreie Stähle, Nickellegierungen, Titan und proprietäre hochfeste Legierungen. Tiefbohrmaschinen müssen für den Umgang mit diesen Materialien und den künftigen Materialien, die für extreme Anwendungen entwickelt werden, ausgelegt sein. Die Bewegungssteuerungen der Maschine – Motoren, Antriebe, Rückmeldegeräte und Hochgeschwindigkeitsprozessoren – müssen eine genaue Positions- und Geschwindigkeitskontrolle aufrechterhalten, selbst wenn Material und Werkzeuge an ihre Grenzen stoßen.

Automatisierung ist ein weiterer Fortschritt in der Luftfahrt-Maschinentechnologie. Die Automatisierung beginnt oft damit, einen zuverlässigen Bearbeitungsprozess durch Maschinenüberwachung und -anpassung zu schaffen, dann maschineninterne Automatisierung anzuwenden und auf externe Roboter zur Teilehandhabung umzusteigen. „Da sich die Luft- und Raumfahrtindustrie verändert, müssen sich auch die Werkzeuge und Maschinen verändern, die zum Erzeugen tiefer Bohrungen in Teilen verwendet werden. Ob ELB-Tiefbohren oder BTA-Bohren: Die modernen Werkzeuge von heute bieten Luft- und Raumfahrtherstellern die dringend benötigte Genauigkeit, während innovative Tiefbohrmaschinen eine Prozessoptimierung durch die Erfassung und Automatisierung wichtiger Daten ermöglichen“, verdeutlicht Fettig.

Ausblick

Die Luft- und Raumfahrtindustrie verfügt über ein starkes Wachstumspotenzial, insbesondere im Bereich Tiefbohrungen. Für tiefe Bohrungen werden häufig CNC-Bearbeitungszentren und Multitasking-Maschinen eingesetzt. „Bei einigen unserer erfolgreichsten Projekte handelte es sich jedoch um die Einführung einer ELB-Tiefbohr- oder BTA-Tiefbohrmaschine als Ergänzung zu den Bearbeitungszentren, wodurch lange Zykluszeiten vermieden und Probleme im Fertigungsprozess beseitigt wurden“, so Fettig abschließend.