Aerospace-Fertigung neu gedacht: Schaeffler setzt auf Millturn-Komplettbearbeitung von WFL

Demonstrator eines Lagersystems des Rolls-Royce-Triebwerks Trent 1000, gefertigt bei Schaeffler Aerospace.

Die Schaeffler Aerospace Germany GmbH & Co. KG mit Sitz in Schweinfurt ist ein Tochterunternehmen der Schaeffler Technologies AG & Co. KG. Mit rund 600 Mitarbeitenden zählt das Unternehmen zu den etablierten Anbietern in der Entwicklung und Fertigung hochpräziser Wälzlagersysteme für die Luft- und Raumfahrt. Die Kernkompetenzen reichen von der Fertigung über die anwendungsspezifische Entwicklung und Auslegung bis hin zur Prüfstandserprobung komplexer Lagersysteme, die exakt auf den jeweiligen Einsatzfall abgestimmt werden.

Wälzlager für die Luft- und Raumfahrt müssen extremen Temperaturen, anspruchsvollen Lastprofilen und hohen Drehzahlen standhalten. Zudem erfordert die Branche eine über 70-jährige Rückverfolgbarkeit und Dokumentationspflicht mit höchsten Ansprüchen an Bauteilqualität und Zuverlässigkeit. Darüber hinaus muss die Produktion der Lager über den vollständigen Einsatzzyklus von mehreren Jahrzehnten gewährleistet werden.

Die bei Schaeffler Aerospace gefertigten Lagerkomponenten sind zu 75 Prozent in Triebwerken von Passagier- und Militärflugzeugen und zu 25 Prozent in Helikoptern sowie in Raumfahrtanwendungen im Einsatz. Die verarbeiteten Materialien wie Inconel 718, Einsatzstahl M50Nil oder Cronidur 30 gelten als extrem zäh und schwer zerspanbar. Gleichzeitig müssen bei der Bearbeitung engste Toleranzen eingehalten und dünnwandige Geometrien realisiert werden, ohne dabei mikrostrukturelle Schädigungen zu verursachen.

Die M50 Millturn mit Automatisierungszelle ist der neueste Zuwachs bei Schaeffler Aerospace.

Anwender: Schaeffler Aerospace Germany

Die Schaeffler Aerospace Germany GmbH & Co. KG mit Sitz in Schweinfurt ist ein Tochterunternehmen der Schaeffler Technologies AG & Co. KG. Mit rund 600 Mitarbeitenden zählt das Unternehmen zu den etablierten Anbietern in der Entwicklung und Fertigung hochpräziser Wälzlagersysteme für die Luft- und Raumfahrt. Die Kernkompetenzen umfassen nicht nur die Fertigung, sondern auch die Entwicklung, Auslegung und Prüfstandserprobung komplexer Lagersysteme, welche speziell für den Anwendungsfall konzipiert werden.

Schaeffler Aerospace Germany GmbH & Co. KG
Georg-Sch?fer-Str. 30
D-97421 Schweinfurt
https://www.schaeffler.de/de/produkte-und-loesungen/industrie/branchenloesungen/aerospace/

Effizienz durch Komplettbearbeitung

Zur Beherrschung dieser Anforderungen setzt Schaeffler Aerospace seit 2006 erfolgreich auf Millturns von WFL. Vor deren Beschaffung wurden viele Bearbeitungsschritte getrennt auf klassischen 2-Achs-Dreh-, sowie 5-Achs-Fräsmaschinen durchgeführt. Mit der Millturn konnte erstmals eine prozessintegrierte Komplettbearbeitung realisiert werden. Bearbeitungsschritte wie Drehen, Fräsen, Bohren oder Messen erfolgen nun auf einer einzigen Anlage, was Rüstzeiten reduziert, Umspannfehler vermeidet und die Bearbeitungsqualität verbessert. Bei durchschnittlichen Losgrößen zwischen 15 und 50 Stück spielt die Anzahl an Rüstvorgängen eine entscheidende Rolle. „Ein besonderer Vorteil der Millturn-Maschinen ist die integrierte B-Achse. Durch schwenkende Werkzeuganstellungen können komplexe Bauteilgeometrien in nur einer Aufspannung mit einer geringen Anzahl an Werkzeugen realisiert werden“, erläutert Thomas Memmel, der für die Technologieentwicklung bei Schaeffler Aerospace verantwortlich ist.

Trotz gelegentlich längerer Gesamttaktzeiten ergibt sich durch die Zusammenfassung der Bearbeitungsoperationen ein wirtschaftlicher Vorteil, insbesondere im Hinblick auf autonome Schichten oder Mehrmaschinenbedienung. Ebenfalls bieten die Millturn-Maschinen eine komfortable CNC-Programmierung und sind hervorragend in CAM-Umgebungen integriert, wodurch Bearbeitungsstrategien effizient umgesetzt werden können. Diese Integration ermöglicht schnelle Anpassungen und optimale Planung der Bearbeitungsschritte. Bei Schaeffler Aerospace werden dadurch selbst bei kleinen Losgrößen und variablen Geometrien die Programmierzeiten reduziert und die Prozessstabilität erhöht.

Die Entscheidung für die Zusammenarbeit mit WFL wurde vor allem aufgrund der charakteristischen Maschineneigenschaften getroffen. Dazu zählen die hohe Steifigkeit infolge der Schrägbettkonstruktion sowie die doppelt gelagerte B-Achse. Aufgrund der langjährig positiven Erfahrung mit diesem Maschinenkonzept und dem kompetenten Serviceteam setzt Schaeffler Aerospace seit fast zwei Jahrzehnten auf WFL. Ein weiterer wesentlicher Faktor ist das Angebot von Komplettlösungen. „Dass Maschine und Automation aus einer Hand geliefert werden, ist für uns von großem Vorteil“, betont Memmel.

Die Prozesssicherheit wird durch modernste Messtechnik innerhalb der M50 Millturn unterstützt.

Einsatzbereiche

Im konkreten Fall finden die gefertigten Lager unter anderem Verwendung in modernen Flugzeugtriebwerken von Rolls-Royce, darunter Trent 1000, Trent XWB und Pearl 10X. Diese kommen in Flugzeugen wie der Boeing 787 Dreamliner, dem Airbus A350 sowie in verschiedenen Business-Jets zum Einsatz. Auch die Kurz- und Mittelstreckenmodelle A320neo und 737 MAX sind mit Komponenten von Schaeffler Aerospace ausgestattet. Darüber hinaus werden die Lagerlösungen auch im Helikopterbereich eingesetzt. In Getrieben, Transmissionswellen und Taumelscheiben sorgen sie für hohe Laufruhe und Zuverlässigkeit – selbst bei wechselnden Lasten und anspruchsvollen klimatischen Bedingungen.

Ein weiteres anspruchsvolles Anwendungsfeld ist die Raumfahrt. So kommen Schaeffler-Lager in den Turbopumpen des RS-25-Triebwerks zum Einsatz, das die erste Stufe des NASA Space Launch System (SLS) antreibt. Neben extremen Drehzahlen stellen insbesondere die Umgebungsbedingungen hohe Anforderungen: Die Schmierung erfolgt mit flüssigem Wasserstoff und Sauerstoff bei Betriebstemperaturen von unter -200 °C. Solche Rahmenbedingungen erfordern höchste Präzision und absolute Prozesssicherheit.

Diese wird durch moderne Messtechnik in der M50 Millturn unterstützt. Integrierte scannende Messtaster ermöglichen eine kontinuierliche Prozesskontrolle während der Bearbeitung. Die geforderten Toleranzen liegen bei 20 µm in der Drehbearbeitung und bei bis zu 10 µm beim Fräsen – Werte, die nur durch konsequente Prozessbeherrschung erreichbar sind.

Digitalisierung und Automatisierung

Um Prozesse effizienter zu gestalten und die für die Luftfahrt essenzielle Rückverfolgbarkeit zu gewährleisten, hat sich Schaeffler Aerospace frühzeitig der Digitalisierung verschrieben. „Zu diesem Zweck entwickeln wir eigene Software-Applikationen, um die Fertigung Schritt für Schritt papierlos und die Prozesskette durchgängiger zu gestalten. Dieser proaktive Ansatz zeigt, dass wir nicht nur auf Trends reagieren, sondern diese frühzeitig erkennen und gezielt umsetzen“, erklärt Memmel.

Im Bereich der Zerspanung setzt Schaeffler Aerospace auf Konnektivität, um Prozesse datenbasiert zu optimieren und Standzeiten gezielt zu erhöhen. Auch in der Automatisierung treibt Schaeffler Aerospace die Prozesse konsequent voran. Robotergestützte Beladung und eine weitgehend mannlose dritte Schicht – auch an Wochenenden – tragen dazu bei, den Fachkräftemangel abzufedern und die Kostenstruktur zu verbessern. Aufgrund der Sensibilität und des hohen Werts der Bauteile sind jedoch höchste Anforderungen an die Prozesssicherheit gestellt. Beladefehler müssen zuverlässig erkannt und ausgeschlossen werden. Dies erfordert eine intelligente Prozessüberwachung mit durchdachter Sensorik, die von WFL entwickelt wird.

Fokus auf Nachhaltigkeit

Das hohe Innovationstempo in der Luft- und Raumfahrt erfordert eine gezielte Auswahl und Integration technologischer Entwicklungen. Im Bereich der Automatisierung stellen insbesondere kleine Losgrößen und variierende Geometrien hohe Anforderungen. Schaeffler Aerospace setzt daher auf schnell programmierbare Systeme und minimierte Rüstzeiten bei Typenwechseln. „Automatisierte und komplexe Lösungen sind entscheidend, um unsere Wettbewerbsfähigkeit am Standort Deutschland langfristig zu sichern. Effizienz und Präzision sind dabei unverzichtbare Voraussetzungen für stabile und fehlerarme Prozesse“, unterstreicht Michael Both, Leiter Industrial Engineering Aerospace bei Schaeffler.

Als Motion Technology Company versteht Schaeffler Nachhaltigkeit als übergeordnetes Handlungsprinzip entlang der gesamten Wertschöpfungskette. Die Umsetzung der Nachhaltigkeitsstrategie erfolgt in enger Zusammenarbeit mit Kunden, Lieferanten, Mitarbeitenden und weiteren Stakeholdern. Technologiekompetenz und Innovationskraft spielen dabei eine Schlüsselrolle. „Durch WFL Millturn-Maschinen können wir unsere Prozesse seit über 15 Jahren kontinuierlich verbessern und den gestiegenen Kundenanforderungen gerecht werden“, betont Memmel.

Für Schaeffler Aerospace ist die Millturn-Technologie ein strategischer Baustein zur Sicherstellung höchster Qualitätsstandards. In Verbindung mit Digitalisierung, Automatisierung und nachhaltiger Ausrichtung stärkt das Unternehmen damit seine Position als verlässlicher Partner der internationalen Luft- und Raumfahrtindustrie.