SPECIAL Luft- und Raumfahrt Druckstreben (Strut) nehmen enorme Kräfte beim Start und bei der Landung auf. Sie werden überwiegend aus schwer zerspanbaren Titanmaterialien hergestellt. Bild: Walter Walter AG entwickelt mit der TU Hamburg Lösungen für die Flugzeugindustrie Titan- und Aluminiumlegierungen effizient fräsen Eine der innovativsten Branchen, was die Entwicklung und den Einsatz neuartiger Materialien betrifft, ist die Flugzeugindustrie. Ein Motiv für die Investitionen: Die regulatorischen Anforderungen für den Schadstoffausstoß und die Energieeffizienz von Flugzeugen werden immer strenger. Neue, leichtere Materialien und neue Bauweisen sind dafür ein wichtiger Lösungsansatz. Werkzeughersteller wie die Walter AG halten mit hoher Innovationsdynamik mit. „CFK-Werkstoffe stellen uns vor Probleme“, sagt Dirk Masur, Component Manager Aerospace bei Walter. Bild: Walter ■■■■■■ „Vor Kurzem prognostizierten viele Branchenexperten noch, dass carbonfaserverstärkte Kunststoffe (CFK-Werkstoffe) immer wichtiger für den Flugzeugbau werden. Die Argumente für die Werkstoffe liegen auf der Hand: Sie sind sehr leicht, verfügen aber über eine hohe Steifigkeit. Das macht sie zu idealen Materialien für eine Industrie, die ihr massives Wachstum mit immer anspruchsvolleren Regelungen des Energieverbrauchs und der Schadstoffemissionen koordinieren muss“, sagt Dirk Masur, Component Manager Aerospace bei Walter. „Aber CFK-Werkstoffe stellen uns vor Probleme: Sie sind teuer und schwer zu bearbeiten. Auf der Suche nach Alternativen rücken wieder Aluminiumlegierungen ins Blickfeld. Aktuelle Prognosen gehen davon aus, dass das verarbeitete Volumen bis 2020 noch stark wachsen wird.“ Aluminiumlegierungen spielen im Flugzeugbau schon lange eine zentrale Rolle. Die neuen Anforderungen sowie höchstmögliche Gewichtsreduktion haben auch in der Aluminiumbearbeitung und bei den Legierungstypen zu Innovationen geführt. Zu den zentralen Herausforderungen gehören das sehr hohe Zerspanvolumen, das bei vielen Bauteilen bis zu 90 Prozent liegen kann, sowie die neuen, besonders leichten und festen 92 Oktober 2019
Aluminium-Lithium-Legierungen, die schwierig zu zerspanen sind. Dazu kommen die Kosten für den Werkstoff: Auch wenn Aluminiumlegierungen kostengünstiger als CFK-Werkstoffe sind, schlagen sie in der Cost-per-Part-Rechnung dennoch deutlich zu Buche. Ausgelegt auf High Speed Cutting Hohes Zerspanungsvolumen bedeutet bei den meisten Strukturbauteilen auch komplexe Geometrie. Meist müssen unterschiedlich große und tiefe Taschen aus dem Material herausgefräst werden. Wirtschaftlich darstellen lässt sich das nur im High-Speed-Cutting-Verfahren (HSC), bei dem mit Schnittgeschwindigkeiten bis zu 3300 m/min gefräst wird. Liegen die Schnittwerte niedriger, bilden sich Aufbauschneiden, die zum schnellen Verschleiß der Fräswerkzeuge führen. Die Maschine steht still, die Gesamtkosten für das Bauteil steigen. Maschinen und Werkzeuge müssen aber auch für die deutlich über dem Durchschnitt liegenden Schnittwerte ausgelegt sein, die Bauteilzulieferer für die Flugzeugindustrie erwarten. Der Zerspanungsexperte Walter hat für diese Anforderungen spezielle Ramping-Fräser auf den Markt gebracht: Modell M2131 und das eigens auf die Anforderungen von Makino-Maschinen mit über 30 000 min -1 entwickelte Modell M2331. Zwei Wendeschneidplattengrößen erlauben dabei Schnitttiefen von 15 oder 20 Millimeter, ideal für das Rampen- und für das Taschenfräsen. Der Fräser arbeitet beim Nachsetzen nahezu absatzfrei, sodass bereits beim Vorschlichten eine hohe Genauigkeit erreicht wird. Durch ihre besonders dichte, glatte PVD-Beschichtung bilden sich auf den Wendeschneidplatten kaum Aufbauschneiden, die Schneidkanten sind extrem stabil. Die besondere Konstruktion des Plattensitzes sichert die Platte gegen die hohen Fliehkräfte, die beim High Speed Cutting auftreten. Die innen liegenden Kühlkanäle bringen das Kühl- oder Schmiermittel exakt an die richtigen Stellen. Die Fräser sind sowohl für Emulsion als auch für Minimalmengenschmierung (MMS) geeignet. Wenn zwischen Ihnen und uns mehr entsteht: Das ist der MAPAL Effekt. Sie wollen die Produktivität Ihrer Bohrungsbearbeitungen steigern. Kosten senken www.mapal.com | Ihr Technologiepartner in der Zerspanung Hohe Anforderungen an die Werkzeuge Während Aluminiumlegierungen im Flugzeugbau vor allem für den Rumpf und die Tragflächen eingesetzt werden, werden Titanlegierungen wie TiAl6V4 oder Ti5553 überall da verwendet, wo hohe Steifigkeit benötigt wird. Dazu gehören zum Beispiel Fahrwerkskomponenten (wie der Strut), Tür- und Torrahmen sowie die Landeklap- Wir setzen mit innovativen Lösungen neue Maßstäbe. Oktober 2019 93
