Titan als weitere Säule im Flugzeugbau
AMAG components erweitert ihre Kapazitäten in der Hartmetallzerspanung
Die Materialwahl in der Luftfahrtindustrie ist seit jeher ein ständiger Balanceakt. Themen wie Gewichtseinsparung, strukturelle Integrität und Langlebigkeit sind hierbei von hoher Bedeutung. Neben dem unverzichtbaren Werkstoff Aluminium hat sich seit den 1950er Jahren Titan zu einer weiteren Säule im Flugzeugbau entwickelt.
Die physikalischen Vorzüge des Leichtmetalls Titan (4,5 g/cm3), wie ein hohes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis (Titan ist so stark wie Stahl, aber ca. 45 % leichter), seine hervorragende Korrosionsbeständigkeit sowie Temperaturbeständigkeit führen zu einem vermehrten Einsatz dieses Werkstoffes. Zwei weitere entscheidende Eigenschaften sind insbesondere für den modernen Flugzeugbau von Vorteil. Titan weist eine sehr geringe Wärmeausdehnung auf.Der Wärmeausdehnungskoeffizient ist ähnlich dem von modernen Verbundwerkstoffen wie CFK. Zudem ist die Korrosionsbeständigkeit von Titan beim Kontakt mit CFK gegeben, da es eine elektrochemische Kompatibilität gibt. Andere Werkstoffe tendieren hier eher zur Korrosion.Gerade die in den letzten Jahren entwickelten Flugzeuge mit einem hohen Anteil an Verbundwerkstoffen wie ein Airbus A350 oder eine Boeing 787 sind Treiber für den vermehrten Einsatz von Titan. Die Anwendungen im Flugzeugbau sind dabei vielfältig. Neben Teilen für Triebwerke (zum Beispiel Fanschaufeln oder Verdichtergehäuse) hat Titan sich einen festen Platz im Bereich der Strukturbauteile erarbeitet. Insbesondere überall dort, wo extreme Lasten auf engem Raum wirken, wird Titan eingesetzt. Beispiele hierfür sind Fahrwerksstreben, Flügel-Rumpf-Verbindungen oder Triebwerksaufhängungen, sogenannte Pylons.Trotz seiner vielfältigen Vorzüge gilt Titan als schwieriger Werkstoff. Die Gewinnung des Materials ist äußerst energieintensiv, ebenso seine Weiterverarbeitung zu Halbfabrikaten wie Platten oder Schmiedeteilen. Auch die Zerspanbarkeit ist bedingt durch die schlechte Wärmeleitfähigkeit eine große Herausforderung. Beim Fräsen bleibt die Hitze an der Schneidkante des Werkzeuges. Dies bedingt einen enormen Werkzeugverschleiß. Zusätzlich bedarf es durch die hohe Festigkeit sehr robuster Werkzeugmaschinen, um anspruchsvolle Bauteile für die Flugzeugindustrie zu fertigen.
Jahrzehntelange Erfahrung im Hartmetallbereich
AMAG components kann auf jahrzehntelange Erfahrung im Bereich der Titanzerspanung zurückblicken. Neben der Fertigung von komplexen Schmiedeteilen aus Titan werden auch Platten und Formzuschnitte verarbeitet. Der Maschinenpark zur Bearbeitung von Titan und anderen Hartmetallen umfasst derzeit 19 Maschinen. Davon sind neun Maschinen auf Titan und Stahl speziell ausgelegt. Die Bearbeitungsdimensionen starten dabei bei 600 x 600 x 400 mm und reichen bis zu 5.000 x 1.600 x 800 mm. Der Anlagenpark ist größtenteils mit Palettenwechselsystemen automatisiert.
Die Neue
Der jüngste Neuzugang im Maschinenpark für Hartmetalle ist eine Burkhardt und Weber MCR 900 HVC. Es ist bereits die zweite Maschine dieses Typs, welcher am Standort Karlsruhe für die Zerspanung von Hartmetallkomponenten eingesetzt wird. Die Maschine ist ein hochmodernes 5-Achs-CNC- Bearbeitungszentrum, gesteuert von der neuesten Siemens-Steuerung. Die Maschine ist ausgestattet mit einem Bearbeitungsraum von 1.800 x 1.250 x 1.600 mm (Werkstückstörkreis ø 1.800 mm), einem Werkzeugmagazin mit 192 Plätzen und Werkzeuglängen bis 900 mm und Werkzeuggewichten bis 60 kg. Die Getriebespindel mit stufenlos programmierbaren Drehzahlen und maximalem Drehmoment von 2.000 Nm sorgt für kräftige Spindelleistung mit ausreichend Reserven. Die maximale Beladung der Palette beträgt 3.500 kg. Durch diese moderne Bearbeitungsmaschine mit einzigartigen Eigenschaften ist eine wirtschaftliche und hochautomatisierte Bearbeitung von modernen Strukturkomponenten aus Titan möglich. Das Maschinenbett ist zur Verbesserung der Dämpfungseigenschaften und Temperaturbeständigkeit neben einer massiven Ausführung zusätzlich mit Mineralguss ausgegossen. Durch die ausreichend dimensionierten Gleitführungen weist die Maschine eine hohe Prozessstabilität auf. Mikrovibrationen werden durch handgeschabte Maschinenelemente verhindert und die aktive Dämpfung eliminiert Schnittschwingungen in Verbindung mit dem hohen Maschinengewicht von 60.000 kg direkt an der Quelle.Diese technischen Finessen sorgen bei der anspruchsvollen Bearbeitung von Titanwerkstoffen für hohe Präzision, Oberflächengüte und geringen Werkzeugverschleiß, was die speziell ausgelegte Kühlmittelanlage mit 70 bar Kühlmitteldruck und Kühlvolumen von 200 Liter pro Minute unterstützt. Zur Steigerung der Produktivität ist die Maschine mit einem 4-Fach-Palettenwechselsystem ausgestattet. Dies ermöglicht optimierte Rüstvorgänge in der Nebenzeit und ist insbesondere für den Aufbau von komplexen Spannvorrichtungen essenziell. Ebenso ist die Anlage mit modernen, integrierten Messsystemen zur Werkzeugüberwachung und Bauteilkontrolle ausgestattet. Wie bereits im AluReport 03/2024 angekündigt, ist dies der nächste Schritt zum Ausbau des Standorts Karlsruhe in ein Kompetenzzentrum für Hartmetall und Schmiedeteile. Durch die Investitionsoffensive im Rahmen des AMAG components Masterplans verfügt das Unternehmen nun über hochmoderne Anlagen, welche höchste Präzision und Effizienz gewährleisten. Durch die jahrelange Erfahrung mit herausfordernden Werkstoffen, Konturen und Prozessen sowie einer schnellen Industrialisierung und Projektmanagementkompetenz ist AMAG components ein idealer Partner für die Herstellung komplexer Strukturteile aus Aluminium und Titan.
