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MTU Global
Passgenau mit
1.000 Tonnen
Manfred Ruopp
Ein dumpfes Geräusch hinter der Maschinenverkleidung: Mit einem Druck von bis zu 1.000
Tonnen presst die neue Reibschweißanlage der MTU Aero Engines Triebwerksteile zusammen;
das entspricht der Masse von zwölf Lokomotiven. Nach gut dreijähriger Planungs- und
Entwicklungszeit betreten der Triebwerkshersteller und der Maschinenbauer KUKA Aerospace
Group mit der neuen Anlage zur Herstellung von Verdichterrotoren technologisches
Neuland.
Seit diesem Frühjahr bewährt sich die Anlage
in der Produktion rotierender Bauteile wie
Blisks und Spools. Ihre hochpräzise Arbeitsweise
macht sie weltweit einmalig: Auf zehn
hundertstel Millimeter exakt fügt sie die Bauteile
zusammen. Die Technologie, die dahinter
steckt, wurde im Rahmen von Forschungsprojekten
entwickelt; Fördergelder
gab es vom Freistaat Bayern und der Bayerischen
Forschungsstiftung. Die MTU hat
sich mit über sieben Millionen Euro beteiligt.
Partner waren die Technische Universität
München und die Friedrich-Alexander-Universität
Erlangen-Nürnberg, die Bayerische
Forschungsstiftung und das Bayerische Wirtschaftsministerium.
Beim Reibschweißen wird ein Bauteil auf einer
rotierenden Spindel eingespannt und das
andere Teil gegenüber an einem Reitstock
befestigt. Nach Erreichen einer vorgegebenen
Drehzahl erwärmen sich die Kontaktflächen
durch Reibung auf Schweißtemperatur.
Unter gleichzeitiger Einwirkung des Stauchdrucks
läuft anschließend der Schweißprozess
ab.
Einzigartig machen die neue Maschine zwei
Spindeln, auf denen die Schwungräder vormontiert
sind. Dieses Bauprinzip wird erstmals
eingesetzt. Im Unterschied zu herkömmlichen
Maschinen mit einer Spindel
lassen sich so variable Schwungmassen von
mehr als 500 bis 45.000 Kilogramm pro
Quadratmeter realisieren. Je nach Bauteil
kann der Stauchdruck stufenlos von 100 bis
1.000 Tonnen eingestellt werden.
Gerhard Bähr, Leiter der Blisk-Produktion,
betrachtet die Investition in die High-End-
Maschine als strategische Entscheidung und
Beitrag zur Absicherung der technologischen
Spitzenposition der MTU: „Die Anlage eignet
Modernste Steuersysteme tragen dazu bei, dass
die Bauteile mit höchster Präzision zusammengefügt
werden.
Ein Gigant seiner Zunft: Die neue Reibschweißanlage misst 20 Meter in der Länge und ist halb im Hallenboden
versenkt.
sich für alle laufenden und bevorstehenden
Triebwerksprogramme.“
Tatsächlich erfordern die neuen Triebwerksprojekte
beim Reibschweißen höhere
Stauchdrücke und Schwungmassen als bisher.
Zudem werden wegen der immer höheren
Temperaturen im Verdichter nicht nur
Titan-Werkstoffe, sondern temperaturbeständigere
Materialien verschweißt, etwa die
Nickelbasislegierungen Udimet 720 oder
Inconel 718. Auf der Suche nach geringem
Gewicht und Bauraum werden im Triebwerksbau
oft Reibschweißverbindungen als
konstruktive Lösung gegenüber der Verschraubung
angestrebt. Es ist zu erwarten,
dass auch geometrisch größere Bauteile verschweißt
werden. Bähr: „Die Anforderungen
an die Maschine waren durch höhere
Schweißenergien und über die mögliche
Dimension der Bauteile definiert.“
Für den Produktionsmann zählen nicht nur
die technischen Möglichkeiten der Maschine;
mindestens genauso wichtig ist ihre optima-
Der Schweißvorgang selbst dauert nur wenige
Sekunden; das Ergebnis ist eine extrem homogene
Verbindung.
le Integration in den Produktionsablauf. Der
Vergleich zur bisherigen Reibschweißanlage
macht das überdeutlich: Bei ihr müssen die
Maschinenbediener die tonnenschweren
Schwungräder per Kran auf die Spindel heben
und manuell montieren; bis zu eineinhalb
Arbeitsschichten kann das in Anspruch
nehmen. Bei der neuen Anlage mit ihrem
automatischen Massenwerk sind die
Schwungmassen bereits auf den Spindeln
vormontiert. Nach Eingabe des gewünschten
Schwungmoments in die Steuerung lassen
sie sich individuell in die Spindel einklinken.
Die Rüstzeiten verkürzen sich auf zwei
Stunden. Damit, sowie aufgrund des vermiedenen
Wärmegangs im Vergleich zur bestehenden
Anlage, ist die Maschine für den
Mehrschichtbetrieb geeignet.
Am Ende des Reibvorgangs ist es entscheidend,
die Teile richtig zueinander zu positionieren
– auch hier setzt die Maschine Maßstäbe.
Die Rundlauftoleranz nach dem
Schweißen wird mit der neuen Anlage glatt
halbiert und beträgt rund ein zehntel Millimeter.
Ermöglicht wird dies durch eine
automatische Laser-Triangulationsvermessung
der Spindeln und Bauteile zueinander
sowie deren automatischer Fluchtjustage.
Das Ergebnis sind neue Möglichkeiten für
endkonturnahes Schweißen. Dadurch eröffnen
sich in der Produktion neue Ansätze im
Fertigungsablauf, zum Beispiel bei den komplexen
Blisktrommeln.
Ihr Ansprechpartner zu diesem Thema:
Gerhard Bähr
+49 89 1489-8542
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