Maximale Performance

Als Partner der größten Triebwerkshersteller weltweit muss MTU Aero Engines flexibel auf die aktuelle Nachfrage reagieren. Darum werden Blisk-Bauteile für verschiedene Triebwerksstufen in Losgröße eins auf Abruf gefertigt. Die Bearbeitungszeiten liegen dabei zwischen 15 und 40 h – für diese Zeit ist auch die jeweilige Maschine belegt. Für eine effiziente Fertigung mit hoher Maschinenauslastung müssen die aktuell zu fertigenden Teile auf die gerade freien Maschinen verteilt werden – dem aber steht entgegen, dass Präzisionsbearbeitung regelmäßig ein genau auf eine bestimmte Maschine optimiertes Teileprogramm erfordert. Gemeinsam mit dem Maschinenhersteller GF Machining Solutions und Siemens als Automatisierungspartner fand die MTU Aero Engines einen Weg, diese Bindung zwischen Teileprogramm und Maschine aufzuheben.

Optimiert für die Blisk-Fertigung

Für die Blisk-Fertigung setzt MTU Aero Engines in München Hochleistungs-Fräsmaschinen des Typs Mikron HPM 800U von GF Machining Solutions ein – Standard-5-Achs Maschinen, die in Kooperation mit der MTU Aero Engines und Siemens für die Blisk-Fertigung optimiert wurden. Für diesen Maschinentyp sprechen unter anderem eine sehr geringe Temperaturdrift und eine hohe Vibrationsresistenz, beides wird durch ein etwa 12 t schweres Maschinenbett aus Polymerbeton begünstigt. Zu der sehr steifen Konstruktion trägt bei, dass nur die Dreh- und Schwenkachsen im Werkstück liegen. Das wiederum ermöglicht hoch liegende Führungen der kartesischen Achsen.

Aus Standardisierungsgründen werden am Standort München generell alle Werkzeugmaschinen sowie sämtliche Antriebe der Hallen-Infrastruktur einschließlich der maschinennahen Hilfsaggregate mit der Steuerungs- und Antriebstechnik von Siemens ausgerüstet. Unter anderem minimiert diese Strategie die Kosten für die Ersatzteilbevorratung durch einen extremen Gleichanteil in Hard- und Software, ebenso die Schulungs- und Wartungsaufwände.

Auf einen Blick

Einsatzgebiete Sinumerik 840D sl

Fräsen und Drehen am Limit ist eine der Stärken der Sinumerik 840D sl. Darüber hinaus erschließt die Sinumerik 840D sl ein nahezu unerschöpfliches Technologiespektrum: vom Schleifen und Lasern über Zahnrad- bis hin zur Multitasking-Bearbeitung. Ihre hohe Systemflexibilität macht sie zur CNC der Wahl, wenn es um die Erschließung völlig neuer Technologiefelder geht.

Für maximale Performance und lange Nutzungsdauer sind die Maschinen der Blisk-Fertigung mit Sinumerik-CNCs 840D sl der neuesten Systemgeneration ausgerüstet, und die Dreh- und Schwenkantriebe des Tisches wurden auf hochdynamische Torque-Motoren der 1FW-Reihe umgestellt.

Die Steuerung Sinumerik 840D sl bietet funktional alles, was man bei hochproduktiven 5-Achs-Maschinen braucht. Dazu gehören auch intelligente Motion-Control-Funktionen, welche die immer noch verbleibenden, unvermeidbaren

Die MTU Aero Engines setzt für ihre neue Blisk-Fertigung schlüsselgleiche Fräszentren der Reihe Mikron HPM 800U von GF Machining Solutions ein. Die letzten Unterschiede im Fertigungsverhalten kompensiert die CNC.

minimalen Unterschiede im Fertigungsverhalten der an sich nahezu „identischen“ Maschinen der Blisk-Fertigung kompensieren können. Die Rundachsabstände zum Beispiel werden mit dem Sinumerik Zyklus 996 automatisch vermessen und dann CNC-seitig mit der Traori-Funktion auf eine für alle Maschinen der MTU-Bliskfertigung einheitliche Weise korrigiert. So bewirkt die Traori-Funktion nicht nur eine vom Kinematik-Typ der Maschine unabhängige Teileprogrammierung, sie kann auch das Verhalten bau­gleicher 5-Achs-Kinematiken bis ins letzte Detail vereinheitlichen. Zusammen mit der hohen Regelgenauigkeit der Sinamics S120-Antriebe und den minimalen Fertigungstoleranzen der optimierten Mikron-HMP-800U-Maschinen sowie mit der ex­trem geringen Temperaturdrift der einheitlich und konstant temperierten Maschinen erreichen alle zehn bisher installierten Maschinen ein bis in den Mikrometerbereich uniformes Fertigungsverhalten: Die Wiederholgenauigkeit aller abgenommen Maschinen ist besser als 1,5 µm. So erzielt die MTU Aero Engines in München mit ein und dem selben Teileprogramm auf jeder Maschine die gleiche Fertigungsqualität; selbst mit den hochauflösenden Koordinatenmessmaschinen der Blisk-Fertigung ist im Nachhinein nicht mehr feststellbar, auf welcher Maschine eine Blisk gefertigt wurde.

Geringe Bauteiltoleranzen

Hochpräzise Hochleistungszerspanung, das erfordert normalerweise für die jeweilige Maschine optimierte Teileprogramme. Die MTU hat es geschafft, ihre Blisk-Fertigung aus dieser Maschinenbindung zu lösen. Mit ein- und demselben Teileprogramm entstehen auf jeder der zehn bis heute installierten Maschinen Blisks identischer Qualität. Bilder: MTU Aero Engines

Die geringen Bauteiltoleranzen stellen höchste Ansprüche an die Genauigkeit der Fräswerkzeuge; es werden umfassende und präzise Werkzeugkorrekturdaten benötigt. Für die fehlersichere Zuordnung der einzelnen Werkzeugdatensätze sind sämtliche Werkzeuge der Münchener Blisk-Fertigung mit RFID-Chip zur Werkzeugidentifikation ausgerüstet. Die Offenheit des Sinumerik-Systems ermöglichte die Anpassung der Werkzeugverwaltung an die Anforderungen der MTU.

Mit der von MTU Aero Engines konzipierten automatisierten Fertigung sollen ab 2016 mit nur 24 Fertigungsstationen bis zu 3500 Blisks im Jahr gefertigt werden. Dies zu erreichen, das setzt sehr stabile Prozesse voraus. Die zentrale und redundante Infrastruktur der Fertigungshalle und die sehr homogene Klimatisierung begünstigen stabile und wiederholgenaue Prozesse, außerdem nutzt die MTU eine NX-CAM-basierte Prozesskette.Letztlich muss aber auch sichergestellt sein, dass das einheitliche Fertigungsverhalten der Maschinen im Verlauf ihrer Nutzung erhalten bleibt. Dazu ist auf allen Maschinen in Halle 77 die erweiterte Servicefunktionalität „ePS electronic Productivity Services“ von Siemens eingerichtet. Sie überwacht den Zustand aller Maschinen automatisch und engmaschig – und stößt bei drohenden Abweichungen des Fertigungsverhaltens die nötige Wartung an.

Fazit: Bringen Betreiber, Maschinenhersteller und Automatisierungspartner ihre spezifischen Kompetenzen ein, ist eine Präzisionsfertigung mit mehreren identischen Maschinen möglich, in der die Bindung zwischen Teileprogramm und Maschine aufgehoben ist. Das ermöglicht eine hochflexible Fertigung und eine maximierte Auslastung aller Maschinen.

Kontakt:

• MTU Aero Engines AG, www.mtu.de
• Siemens AG, www.siemens.de/aerospace