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AeroCell® verleiht Flügel

: bavius


Wirtschaftlichkeit und hohe Präzision – diese Anforderungen sind in der Flugzeugindustrie sowie deren Zulieferunternehmen entscheidend. Mit dem HBZ® AeroCell® hat Handtmann nun ein Horizontalbearbeitungszentrum entwickelt, das Maßstäbe in Sachen Zerspanung und Werkstückhandhabung setzt.

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Kompaktes und ergonomisches Maschinendesign.

Kompaktes und ergonomisches Maschinendesign.

Wer heute als Zulieferer der Flugzeugindustrie punkten will, braucht modernste Technologien, um bei den aktuellen Strukturänderungen in der Luftfahrt hinsichtlich Wirtschaftlichkeit und Präzision mithalten zu können. Andreas Podiebrad, Geschäftsführer der Handtmann A-Punkt Automation GmbH beschreibt die Situation so: „Auf Grund des zunehmenden Wettbewerbs durch Billiglohnländer wird in Europa in dieser Branche jedes Jahr mehr Zerspanleistung gefordert. Da kann es sich kaum noch jemand leisten mit alten Maschinen zu arbeiten.“

Maschinenhersteller gefordert

Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, sind auch die Maschinenhersteller gefordert. So waren beispielsweise bis vor zwei Jahren noch ca. sieben bis acht Liter Zerspanvolumen bei Flugzeugaluminium an der Tagesordnung. Heute und seit der Einführung der HSC-Bearbeitung werden hier über zehn Liter erzielt.

Handtmann erreicht mit dem neu entwickelten horizontalen Bearbeitungszentrum HBZ® AeroCell® sogar 12,8 l/min – das sind 35 kg zerspantes Aluminium in der Minute. Das Unternehmen hat dazu über zwei Jahre mit Schlüsselkunden eine Marktstudie erstellt, in der die künftigen Anforderungen hinsichtlich Zerspanung, Ergonomie, Handhabung etc. berücksichtigt wurden. Daraus sollte eine Neuentwicklung entstehen, die sich am technisch Machbaren orientiert. Die Spindel beispielsweise wurde gemeinsam mit der Fischer AG in der Schweiz und der TU Darmstadt entwickelt. Der Schwerpunkt lag dabei darin, das beste Verhältnis zwischen Drehmomentverlauf und Leistungsabgabe zu erzielen, weil bei Aluminium durch die relativ niedrigen Schnittkräfte ein geringes Drehmoment
bei einer gleichzeitig hohen Leistung erforderlich ist – das Ergebnis ist die Spindel mit 110 kW im S6 Betrieb.

Das wiederum bringt hohe dynamisch wirkende Kräfte in die Struktur der Maschine, die gleichzeitig für Beschleunigungen von 7 m/s², Verfahrgeschwindigkeiten bis 80 m/min und so auch für das entsprechende Achsverhalten ausgelegt sein muss. Dazu Andreas Podiebrad: „Man muss das Rad ja nicht immer wieder neu erfinden. Wichtig ist, das Mehr an Wirtschaftlichkeit bei einem kalkulierbaren Risiko zu erreichen. Deshalb haben wir für unser Horizontalbearbeitungszentrum HBZ® AeroCell® unser Gantry-Konzept um 90° gedreht – das heißt, Antriebskonzept, stabiler Grundkörper und vorgespannte Zahnstangenantriebe mit zwei bzw. vier Motoren stammen aus unserem bewährten Baukasten“.

In Summe einzigartig

Untersuchungen, Studien und theoretische Werte sind das Eine – die Praxis bringt die Wahrheit zu Tage. Zumal man sich in Baienfurt ein sehr sportliches Ziel gesetzt hatte: Man wollte mindestens 30 Prozent schneller werden als alles bisher Vergleichbare. Deshalb wurde in Zusammenarbeit mit dem Unternehmen ASCO Deutschland in Gedern, einem international tätigen Zulieferer der Flugzeugindustrie ein Benchmarking durchgeführt – ein Bauteil des Airbus A 320 sollte in 200 Minuten gefertigt werden. Inzwischen konnte dieses Ziel um nochmals 50 Minuten unterboten werden. Diese Zeit- und Kosteneinsparung war allerdings allein mit dem Zerspanvolumen von 12,8 l/min oder der 110 kW Spindel nicht zu erzielen.

Einen erheblichen Anteil daran hat das haupt-zeitparallele Rüsten. Eine Anforderung hinsichtlich des Rüstens war unter anderem, dass das Beladen in der Waagrechten stattfindet, damit die Bauteile problemlos von oben verschraubt werden können. Handtmann hat hierfür eine Lösung entwickelt – ein integriertes Palettenwechselsystem. Während im Arbeitsraum die Bearbeitung läuft, wird eine zweite Palette mit neuem Rohteil Rücken an Rücken an die erste Palette angedockt. Ist die Bearbeitung
beendet, wird die erste Palette entriegelt und aus dem Arbeitsraum geschwenkt. In einer Drehung schwenkt die zweite Palette mit dem zu bearbeitenden Bauteil in den Arbeitsraum und wird verriegelt. Während die Bearbeitung nun beginnt, wird die erste Palette mit dem fertigen Bauteil durch Drehen in die Be- und Entladeposition gebracht und abgerüstet bzw. neu bestückt.

Während bislang die Bauteile nach rechts oder links aus der Maschine befördert wurden und so ein erheblicher Platzbedarf notwendig war, ist das Besondere an diesem Konzept, neben dem hauptzeitparallelen Rüsten, in der kompakten Bauweise zu sehen. Die Palettengrößen bei der HBZ® AeroCell® reichen bis 4.000 mm x 2.000 mm, denkbar ist aber auch 5.000 x 2.000 mm.

Was war das größte Problem bei der Entwicklung?

Dazu Andreas Podiebrad: „Es gab keine großen Probleme, es waren viele kleine Dinge, die uns bewegten – die Entwicklung der Spindel mit Temperaturen, den Lagern etc. Hinzu kam, dass wir bei der Bearbeitung nicht mehr am Limit der Maschine und Spindel, sondern an dem der Werkzeuge waren. Der Druck auf die Wendeschneidplatten wurde einfach zu hoch. Ein weiteres Thema war die Präzision. Heute muss, im Gegensatz zu früher, die Positioniergenauigkeit der Passbohrungen in der Flugzeugindustrie äußerst exakt sein – das sind innerhalb von 4.000 mm teilweise 1/100 mm. Und letztendlich waren es auch die 86 Tonnen Gewicht der Maschine, die ja auch irgendwie zum Kunden gebracht werden müssen.“

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