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19.09.2017|EMO 2017 - DMG MORI Technology Excellence: Aerospace

Mit Technology Excellence den Aerospace Umsatz verdoppeln

Durch eine frühzeitige Einbindung in die Produktentwicklung der Kunden konzipiert DMG MORI optimale Fertigungslösungen für den Aerospace-Sektor.

Über 20 Jahre Technologieerfahrung für alle Anwendungen und Materialien in der Aerospace-Industrie – von der Kundenberatung bis zur Turnkey-Lösung
20 Jahre Fräs-Dreh-Technologie – Best in Class für Casings und Rotatives
Technologieintegrationen: Schleifen und ULTRASONIC
NEU: DMU 200 Gantry und DMU 340 Gantry mit bis zu 0,5 g
torqueMASTER Spindeln bis 1.000 Nm für die Zerspanung von Titanbauteilen
Aerospace speedMASTER 30.000, mit 79 kW für bis zu 8 l/min Zerspanvolumen von Aluminium
ADDITIVE MANUFACTURING: Laserauftragsschweißen mit LASERTEC 3D hybrid / LASERTEC 3D und selektives Laserschmelzen im Pulverbett mit LASERTEC SLM
In-Prozess-Messen & Prozessüberwachung
Erweiterte Bearbeitungsmöglichkeiten durch DMG MORI Technologiezyklen

Mit einem durchschnittlichen Wachstum von über sieben Prozent gehört die Luftfahrtindustrie zu den großen globalen Wachstumsmärkten. DMG MORI unterstützt OEMs und Zulieferer mit produktiven Fertigungsverfahren und partizipiert dabei überproportional am Wachstum in der Luftfahrt. Um den hohen Anforderungen der anspruchsvollen Anwender gerecht zu werden konzentriert DMG MORI seine gesamte Kompetenz im DMG MORI Aerospace Excellence Center. Dort bietet der Werkzeugmaschinenhersteller seinen Kunden mehr als seine exzellenten Hightech-Maschinen und fertigungstechnologische Performance. Die Experten von DMG MORI werden immer früher in die Zukunftsprojekte der Kunden eingebunden. Auf diese Weise werden optimale Fertigungsprozesse und schlüsselfertige Komplettlösungen entwickelt.

„Im zerspanenden Aerospace-Bereich sind wir mit mehreren hundert Millionen Euro Umsatz sicherlich führend. Ziel ist es, diesen Wert während der nächsten Jahre zu verdoppeln“, blickt Michael Kirbach, Leiter DMG MORI Aerospace Excellence Center, nach vorn. Allein 2016 habe DMG MORI hier rund 450 Maschinen in 25 Länder verkauft. Die frühzeitige Einbindung in Kundenprojekte sei dabei eine Grundvoraussetzung, um zukunftsträchtige Produktionslösungen zu konzipieren.

Ein prägnantes Beispiel für ein solches Zukunftsfeld ist die additive Fertigung von Metallwerkstoffen. Sie befindet sich gerade im Aerospace-Bereich auf der Überholspur. DMG MORI bietet mit dem Laserauftragsschweißen mittels Pulverdüse seit 2013 eine einzigartige Hybridlösung mit integrierter Zerspanung und seit diesem Jahr auch das selektive Laserschmelzen im Pulverbett an, das sich als Prozess bereits bei vielen Herstellern für „fliegende“ Bauteile im Einsatz befindet. „Wir gehören damit zu den wenigen Anbietern mit gleich zwei alternativen Verfahren, die jedes für sich ein spezielles Bauteilsegment abdecken. Somit sehen wir uns als Full-Liner mit dem kompletten Know-how in diesem Bereich“, stellt Michael Kirbach fest. Die additive Fertigung verlange ein tiefgreifendes Verständnis der Technologien, um hochkomplexe Bauteile mit maximaler Prozesssicherheit industriell und reproduzierbar herzustellen. „Zudem benötigen additive Verfahren grundsätzlich eine digitale Prozesskette – von der Idee bis hin zum finalen Vermessen des Werkstücks.“

Kompetenzpartner für alle Bauteilgrößen und Werkstoffe

„Im DMG MORI Aerospace Excellence Center unterstützen wir unsere Kunden von der Machbarkeitsanalyse über Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen bis zur Installation der Maschinen mitsamt maßgeschneiderter Anwendungstechnik und einem umfassenden Aftersale-Service“, beschreibt Michael Kirbach das Leistungsportfolio. Dabei spanne sich der Zeitbogen von der ersten Anfrage bis zur Abnahme des Projektes über einen Zeitraum von zwei oder sogar drei Jahren. „Unser Leistungsversprechen gilt natürlich analog für das gesamte DMG MORI Portfolio und alle Verfahrensbereichen – angefangen beim Drehen und Fräsen über die Integration von Technologien bis hin zu ULTRASONIC, LASERTEC und dem ADDITIVE MANUFACTURING.“

Die ambitionierten Wachstumsziele von DMG MORI erfordern einen dynamischen Markt. Doch der Flugverkehr boomt und damit auch der Verkauf von Flugzeugen. So rechnen die führenden Flugzeughersteller Airbus und Boeing mit mehr als einer Verdopplung der Flugzeugflotten bis 2036. Ein großes Passagierflugzeug besteht aus mehr als drei Millionen Bauteilen. Kapazitäten müssen daher massiv aufgebaut werden, um der Nachfrage entsprechen zu können. Verglichen mit dem Wettbewerb deckt DMG MORI mit seinen Fertigungslösungen die größte Anzahl verschiedener Werkstücke ab.

Von der Arbeit im DMG MORI Aerospace Excellence Center profitiert der Werkzeugmaschinenhersteller auch auf technologischer Ebene, wie Michael Kirbach weiß: „Indem unsere Experten sehr frühzeitig in die Entwicklung der Kundenprodukte eingebunden sind, sammeln wir wichtige Erfahrungen und gewinnen umfangreiches Wissen. Beides fließt im engen Dialog mit den Konstrukteuren in den DMG MORI Produktionswerken unmittelbar in die Entwicklung neuer Maschinen und Komponenten ein – beispielsweise wenn es darum geht, spezielle Aerospace-Materialen effizient zu bearbeiten. Dieses Vorgehen setzen wir seit über 20 Jahren konsequent um.“

Leichtbau ist das bestimmende Thema

Flugzeuge werden leichter und effizienter – vor allem durch neue Materialien. Neue Materialien erlauben wiederum ungeahnte Freiheiten beim Design der Komponenten. Die Strukturteile der Flugzeuge tragen maßgeblich zur Gesamtmasse bei, so dass hier verstärkt neben Aluminium auch CFK und Titan eingesetzt werden. Durch die geringe Dichte der Werkstoffe und gleichzeitig höhere Stabilität erlauben fortschrittliche Geometrien beispielsweise immer dünnwandigere Bauteile. Dies gilt auch im Triebwerksbau, wo Titan- und vor allem auch immer höher hitzebeständigere Nickellegierungen eine große Rolle spielen.

Allein die Wahl des Werkstoffs zeigt, wie anwendungsspezifisch eine Fertigungslösung sein muss“, betont Michael Kirbach beim Thema Leichtbau. Bei der Aluminiumbearbeitung aus dem Vollen sei besonders das Volumen der Späne – oftmals werden bis zu 90 Prozent vom Rohmaterial weggenommen – eine Herausforderung. Die Fertigung von Titanbauteilen erfordere hingegen Maschinenkonzepte speziell für die Schwerzerspanung. „Gerade bei der Werkstoff- bzw. Materialfrage profitieren unsere Kunden von der enormen Bandbreite an Maschinen und Technologien. Hochdynamische Horizontalzentren und unsere neuen Gantry-Maschinen für Aluminium- und CFK-/GFK-Komponenten, duoBLOCK-Maschinen für das Leistungsfräsen in Titan gehören ebenso zum Portfolio wie Fräs-Dreh- bzw. Dreh-Fräsmaschinen für die 5-achsige Bearbeitung rotationssymmetrischer Werkstücke in wenigen Aufspannungen etwa im Triebwerksbau.“ Es gebe quasi kaum ein Bauteil, für das DMG MORI keine fertigungstechnischen Lösungen anbieten könne.

Aerospace speedMASTER 30.000

Aufgrund ihres optimalen Spänefalls sind Horizontal-Bearbeitungszentren wie die DMC 80 H linear von DMG MORI die Antwort auf das hohe Späneaufkommen in der Aluminiumbearbeitung.

Das Thema Geschwindigkeit, Beschleunigung und Ruck ist bei Aluminium ausschlaggebend. Die DMC H linear Baureihe für die horizontale Bearbeitung mit steilen Winkel der Innenraumabdeckungen und dem nach unten offenen Maschinenbett ermöglicht den direkten Spänefall. Verbunden mit Hochdruckkühlung und der entsprechenden Bearbeitungsstrategie führt das zu hoher Prozesssicherheit, einer langen Werkzeugstandzeit sowie einer optimalen Wärmeabfuhr und Oberflächengüte der bearbeiteten Flächen. Michael Kirbach fasst zusammen: „Auf den Punkt gebracht bieten wir ein ideales Komplettpaket für die Bearbeitung von Strukturbauteilen aus Aluminium: Hochdynamische Linearantriebe mit 1 g Beschleunigung für komplexere Geometrien, unseren Schwenkrundtisch sowie unsere neu-entwickelte Aerospace speedMASTER 30.000 für bis zu 8 l/min Zerspanvolumen von Aluminium.“

Gantry-Baureihe erweitert

Die DMU 200 Gantry von DMG MORI vereint eindrucksvoll die Großteilebearbeitung und eine maximale Dynamik

Für die dynamische Bearbeitung größerer Bauteile hat DMG MORI die
Gantry-Baureihe entwickelt. Die DMU 200 Gantry vereint eindrucksvoll die Großteilbearbeitung mit maximaler Dynamik bei Werkstückgewichten bis 10.000 kg und einer Beschleunigung mit 0,5 g. Die DMU 600 G linear misst im Arbeitsraum 6.000 x 4.500 x 2.000 mm und ist damit prädestiniert für große Integralbauteile. Die DMU 340 Gantry agiert mit ihrem Arbeitsraum von 3.400 x 2.800 x 1.250 bzgl. der Bauteilgröße zwischen den beiden Schwestermaschinen – wobei die Maschine auf bis zu 6.000 mm in der X- und 1.500 mm in der Z-Achse erweitert werden kann.

Effizient fräsen mit ULTRASONIC

Die Faserstruktur und die hart-spröde Eigenschaft von CFK-Materialien ist eine Herausforderung für jede konventionelle Zerspanung. Deshalb kommt hier das ULTRASONIC-unterstützte Fräsen ins Spiel. Durch die zusätzliche Oszillation des Werkzeuges mit bis zu 10 µm und 20 bis 50 kHz werden höhere Schnittgeschwindigkeiten bei geringerer Temperatureinwirkung erreicht. Gleichzeitig werden die Fasern besser getrennt, was in Summe das Risiko von Faserausbruch und Delamination reduziert. Auch die Bildung von Aufbauschneiden am Werkzeug durch anhaftendes Kohlefaserpulver wird vermieden.

Stabile Maschinenkonzepte für die Titanbearbeitung

Als einer von vielen Vertretern der duoBLOCK-Baureihe überzeugt die DMC 80 FD duoBLOCK mit ihrem Palettenwechsler durch maximale Produktivität in der Fräs-Dreh-Komplettbearbeitung – auf Wunsch auch mit der Technologie-Integration Schleifen.

Die Bearbeitung von Titan erfordert höchste Steifigkeit und Performance. Für die Herstellung komplexer Titanbauteile, wie zum Beispiel Fahrwerkskomponenten von Flugzeugen setzt DMG MORI auf seine duoBLOCK-Bearbeitungszentren für das Leistungsfräsen mit 5-Achsen. „Seit über 18 Jahren wird dieses Konzept bei unseren Kunden maßgeblich in der Luftfahrtindustrie für schwer zerspanbare Werkstoffe eingesetzt und mit den stetig steigenden Ansprüchen konsequent weiterentwickelt“, verweist Michael Kirbach auf die langjährige Erfahrung von DMG MORI. „Die heutige 4.Generation wird bei Kunden sogar als der Benchmark bezeichnet, was uns als Maschinenbauer besonders stolz macht.“ Von der DMU 60 P duoBLOCK bis zur DMU 160 P duoBLOCK biete die Baureihe Platz für unterschiedlichste Bauteilgrößen. Die Verfahrwege reichen von 600 × 700 × 600 mm bis 1.600 × 1.600 × 1.100 mm. Hinzu kommen die DMC U Varianten mit Palettenwechsler für eine höhere Produktivität und Maximierung der Spindellaufzeit.

Das duoBLOCK-Konzept verbindet Zerspanleistung, Präzision und Dynamik zu einem einzigartigen Gesamtbild. Seine Steifigkeit wird dabei unterstützt von umfangreichen Kühlmaßnahmen, so dass die hohen Genauigkeitsanforderungen der Aerospace-Kunden langfristig erfüllt werden. Für eine perfekte Performance sorgen die verfügbaren Spindeln: Sowohl die powerMASTER 1000 Motorspindel mit 1.000 Nm und 77 kW als auch die 5X torqueMASTER mit 1.800 Nm und 52 kW werden den Anforderungen der Luftfahrtindustrie absolut gerecht.

Ein optionales Highlight der duoBLOCK-Modelle ist das Schwerzerspanungspaket. Es umfasst Dämpfungsschuhe für die Y-Achse, eine hydraulische Klemmung im NC-Rundtisch und – in Verbindung mit einer Siemens-Steuerung – den Schwerzerspanungs-ATC, ein spezieller DMG MORI Technologiezyklus für diese Anwendung. In Summe führt das zu einer bis zu 50 Prozent höheren Zerspanleistung, bei schwer zerspanbaren Werkstoffen, zu einem geringerem Werkzeugverschleiß und besseren Oberflächenqualitäten.

Komplettfertigung im Triebwerksbau

„Die Technologieintegration unserer Fräs-Dreh bzw. Dreh-Fräsmaschinen eröffnet den Weg zur prozessstabilen Komplettbearbeitung rotationssymmetrischer Triebwerksbauteile aus Titan- oder Nickellegierungen“, erklärt Michael Kirbach. Führende Triebwerkshersteller wie GE Aviation, Rolls-Royce, Pratt & Whitney oder MTU Aero Engines würden bereits seit 18 Jahren sehr erfolgreich die FD-Maschinen der monoBLOCK, duoBLOCK und Portal-Baureihe zum Fräsen und Drehen in wenigen Aufspannung nutzen.

Heute können durch weitere Technologieintegrationen hochpräzise Bauteile noch produktiver gefertigt werden. So lassen sich bei den FDS-Maschinen sogar Schleifscheiben mit Innen- oder Außenkühlung automatisch einwechseln. Spezielle DMG MORI Technologiezyklen und Körperschallsensorik erleichtern den Anwendern den Umgang mit der Technologie. Darüber hinaus unterstützen Systeme zum In-Prozess-Messen und zur integrierten Prozessüberwachung den Bediener auf dem Weg zum perfekten Prozess.

Vor allem im Triebwerksbereich verweist Michael Kirbach auf zunehmend äußerst schwierig zu bearbeitende Materialien wie keramische Faserverbundwerkstoffe (CMC): „Mit diesen Advanced Materials beschäftigen wir uns schon seit Jahren. DMG MORI bietet für solche Anwendungen seine LASERTEC- und ULTRASONIC-Technologie.“ Im Fokus stehe dabei immer die Ergänzung und Verbesserung konventioneller Fertigungsverfahren. „Dabei ist es nicht nur wichtig, besser und schneller zu sein, sondern auch wirtschaftlicher – zum Beispiel, indem sich durch den Einsatz von ULTRASONIC auch Materialien wie CMC prozesssicher und produktiv bearbeiten lassen.“

Digitalisierung in der Aerospace-Industrie

Insgesamt geht der Trend in der Aerospace-Industrie zur durchgängigen Vernetzung von Maschinen, Produkten und Services zu digitalen Prozessketten. Das Thema Digitalisierung treibt auch DMG MORI mit dem „Path of Digitization“ voran. So sind alle Hightech-Maschinen mit der APP-basierten Steuerungs- und Bedienoberfläche CELOS ausgestattet. CELOS ermöglicht zum einen die durchgängige Verwaltung, Dokumentation und Planung der Aufträge. Zum anderen bieten CELOS APPs wie „CONDITION ANALYZER“ oder „PERFORMANCE MONITOR“ den Kunden einen detaillierten Einblick in die Bearbeitungsprozesse und den Status der Maschinen als Grundlage eines kontinuierlichen Verbesserungsprozesses. Dazu fungiert CELOS in immer stärkerem Maße als IoT-Schnittstelle und schafft die Basis für eine unternehmensübergreifende Interaktion in Produktionsnetzwerken der Zukunft.

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