Hart am Limit Aufbauhelfer Der Wedding-Planner - MTU Onsite Energy

Am Anfang war ein viereckiges Rohteil aus
Gusseisen – und eine Konstruktionszeichnung.
In dieser stehen die exakten Maße.
Daraus wird innerhalb von eineinhalb Tagen
ein Zylinderkopf. Aber wie?
700 Grad Celsius Abgastemperatur und Zünddrücke
über 200 Bar – beides muss ein Zylinderkopf
aushalten, wenn der Motor läuft. Er schließt
den Brennraum nach oben hin zum Zylinderkopfdeckel
ab. Im Zylinderkopf sitzen die Ein- und
Auslassventile sowie die Einspritzdüse. Deshalb
muss nicht nur das Material des Zylinderkopfs
absolut hochwertig sein, er muss auch mit
höchster Präzision gefertigt werden.
Die virtuelle Fertigung
Das Bohren und Fräsen beginnt nicht erst an der
Maschine, sondern am Computer. Jeder Fräsund
Bohrschritt, den das Bearbeitungszentrum
macht, um aus dem Rohteil einen Zylinderkopf zu
fertigen, wird vorher im Programm ProEngineer
und NCSimul programmiert und simuliert. Bernd
Scherer ist solch ein virtueller Fertiger. Er ist Produktionsplaner
und NC-Koordinator bei MTU.
Er beschreibt den Arbeitsablauf des Programmierens:
Wie der Mitarbeiter an der Maschine
sucht er sich zunächst im Computer die richtigen
Werkzeuge aus dem Werkzeugverwaltungssystem
zusammen, mit denen er bestimmte Flächen
fräsen oder bohren möchte. Dann legt er
den dreidimensionalen Zylinderkopf auf den virtuellen
Bearbeitungstisch in das virtuelle Spannmittel.
Mit wenigen Klicks gibt er in dem Programm
ProEngineer an, wo die Maschine wie weit und
wie viel der Oberfläche abfräsen und wo welche
Löcher gebohrt werden sollen. „Das System hilft,
immer die richtigen Maße zu verwenden“, erklärt
Scherer. Anschließend programmiert er den
nächsten Schritt. „Das Knifflige an der Programmierung
ist, die perfekten Bewegungsabläufe in
der Maschine zu finden, so dass sämtliche Flächen
effizient bearbeitet werden und ein wirtschaftlich
und technologisch perfektes Programm
entsteht“, erklärt der Fachmann.
Simulation am Computer
Um zu kontrollieren, ob die Programmierung
stimmt, simuliert er die Bearbeitung des Zylinderkopfes
am Computer. Dabei sieht er genau, wie
sich das Werkzeug bewegt und wo es eventuell
zu Kollisionen zwischen Werkstück und Maschine
kommen kann. Ein großer Vorteil, denn bei der
realen Fertigung führt jede Kollision zu großen
Schäden an der Maschine, am Werkzeug und am
Werkstück.
Schritt für Schritt zum Zylinderkopf
Dann geht’s los. Die virtuelle Fertigung im Computerprogramm
ProEngineer wird auf die reale
Bearbeitungsmaschine übertragen. Genau
genommen sind es zwei Bearbeitungsmaschinen,
in denen Schritt für Schritt aus dem Rohling ein
Zylinderkopf wird. Ein Mitarbeiter legt das Gussteil
des Zylinderkopfs auf die Spannvorrichtung
des ersten Bearbeitungstischs. Er schließt die
großen Schiebetüren der Fräsmaschine und startet
sie. Jetzt geht alles automatisch. Ein Fräser
fährt an der Oberfläche entlang und fräst Stück
für Stück das Material ab. Zu sehen ist davon
so gut wie gar nichts. Kühlschmierstoff, der zum
Kühlen und Schmieren benötigt wird, spritzt an
die Scheiben der Maschine. Das erste Bearbeitungszentrum
bearbeitet nacheinander die
Ober- und auf dem zweiten Bearbeitungstisch die
Unterseite des Rohteils. Anschließend misst der
Mitarbeiter die wichtigsten Bohrungs-, Fräs- und
Abstandsmaße ab, um zu sehen, ob der Prozess
und die Werkzeuge in Ordnung sind.
Bearbeitung in mehreren Schritten
In der zweiten Bearbeitungsmaschine folgt die
Bearbeitung der Flächen und Bohrungen am
Umfang. Anschließend reinigt eine Waschmaschine
den Zylinderkopf. Ein Mitarbeiter setzt
dann in die Grundbohrungen die Ventilführungen
und Ventilsitzringe ein. Daraufhin wird das Gussteil
auf Fehlstellen, Risse und andere Beschädigungen
überprüft, verputzt und entgratet. Auf
dem zweiten Bearbeitungszentrum werden unter
anderem die Bohrungen der Ventilführungen
sowie der Ventilsitz gemeinsam fertig bearbeitet,
um eine exakte Flucht zu erzielen. Die Fertigung
und das anschließende Messen dieser
Merkmale auf den Hundertstelmillimeter garantieren
die einwandfreie Funktion der Ventile. Ein
zweiter Waschgang erfüllt die Anforderungen der
technischen Sauberkeit. Am Montagearbeitsplatz
montiert ein Mitarbeiter schließlich Schutzhülse
und die Verschlussdeckel. Wenn das Bauteil die
anschließende Dichtheitsprüfung übersteht, ist
es bereit für den letzten Arbeitsschritt, die Montage
der Ein- und Auslassventile, durch die die
Luft in und die Abgase aus den Brennkammern
strömen. Jetzt ist der Zylinderkopf gerüstet für ein
ausdauerndes und kraftvolles Arbeiten am Motor.
TEXT: KATRIN BECK
BILDER: ROBERT HACK
Ihre Fragen beantwortet:
Bernd Scherer, bernd.scherer@mtu-online.com
Tel. +49 7541 90-3464
Im Rohzustand kommen die Zylinderköpfe aus der
Gießerei bei MTU an. Erst nach der Flächenbearbeitung
und den Umfangsbohrungen kann der Zylinderkopf
in die Montage.
Ein MTU-Mitarbeiter entgratet die Bohrungen, das
heißt, er entfernt Kanten und Splitter an dem Werkstück.
MTU Report 03/12 I 27