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Airtec 2006 - Neue Fertigungstechnologien für die Luft- und Raumfahrt

01.09.2006
Unter dem Motto "Excellence in Production - Excellence in the Air" präsentieren sich das Laboratorium für Werkzeugmaschinen und Betriebslehre (WZL) der RWTH Aachen und das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT vom 17. bis 20. Oktober 2006 auf der Airtec 2006, der neuen Fachmesse für die Luft- und Raumfahrt in Frankfurt. In Halle 8, Stand K85, stellen die beiden Aachener Institute die Aktivitäten ihres neu gegründeten Geschäftsfelds "Luft- und Raumfahrt" vor. Als Messehighlights zeigen die beiden Institute Strömungsflächen für integral beschaufelte Verdichterstufen, so genannte BLISKs, die Hochleistungsbearbeitung von Strukturbauteilen sowie einen Tapelegekopf zur Verarbeitung von Faserverbundwerkstoffen für die Luft- und Raumfahrttechnik.

BLISK - Strömungsflächen für den Triebwerksbau

Das CAM-System spielt eine wichtige Rolle bei der Planung von Fertigungsprozessen für Strömungsflächen integral beschaufelter Verdichterstufen, so genannter BLISKs. Bisher fehlt es dafür aber noch an einer entsprechend durchgängigen Datenkette: Liegen im CAM-System die Bauteilinformationen zu den Flächen und ihren Übergängen noch vor, weist das NC-Programm schon keinerlei Bezug mehr zum geplanten Bauteil auf. Für den Prozessplaner bleibt offen, ob etwa die Werkzeugbewegung die dynamischen Grenzen der interpolierenden Achsen überfordert oder wie die Steuerung die Daten tatsächlich interpretiert.

Das Fraunhofer IPT analysiert deshalb mit der eigens für diese Aufgabe entwickelten Software "NCProfiler" die vorliegenden NC-Daten. So lassen sich Fertigungsprozesse und -einrichtungen sowie die Steuerungskonfiguration bereits im Vorfeld der Produktion planen und verbessern. Mit neuen Bearbeitungsstrategien wie dem so genannten "Plunge Milling" lässt sich dann die Effizienz der Prozesse steigern: Maschine und Werkzeug können bis an ihre kinematischen und dynamischen Grenzen ausgereizt werden.

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HPC - High Performace Cutting

Motorfrässpindeln für die HPC-Bearbeitung von Strukturbauteilen arbeiten in optimierten Prozessen hoch entwickelter Werkzeugmaschinen oft an ihrer Leistungsgrenze. Systematische Spindeltests im Vorfeld der Produktion, die den Anwender vor Betriebsausfällen schützen sollen, sind meist zeitintensiv und teuer. Doch nur so lassen sich optimale Prozessparameter für die Zerspanung finden und die Betriebsfestigkeit nachweisen.

Das WZL untersucht an einem eigenen Spindelprüfstand Motorfrässpindeln verschiedener Größen- und Leistungsklassen. Für den Betrieb der Spindelmotoren stehen verschiedene Frequenzumrichtertypen bis 150 kVA Dauerleistung zur Verfügung. Damit führt das WZL Temperatur- und Betriebsschwingungsmessungen durch und ermittelt stabile Prozessbereiche für Werkzeug-Spindelkonfigurationen. Leistungstests decken Schwachstellen auf dem Weg vom elektrischen Antrieb bis zur Zerspanstelle auf. Mit den Ergebnissen können Kunden des WZL neue Baureihen für die Markteinführung bewerten. Auf der Basis von Bauteil- und Prozessanforderungen erarbeitet das WZL außerdem Spannkonzepte, um Fertigungsprozesse effektiver und produktiver zu gestalten.

Thermoplastische Faserverbundwerkstoffe

Endlos faserverstärkte Thermoplaste gelten mit ihrer hohen Steifigkeit, Festigkeit, Schlagzähigkeit und geringen spezifischen Dichte als überaus viel versprechende Werkstoffklasse für die Luft- und Raumfahrttechnik. Sie weisen ausgezeichnete mechanische Eigenschaften auf, sind chemisch sehr beständig und leicht zu recyceln. Das Fraunhofer IPT zeigt deshalb auf der Airtec 2006 automatisierte Produktionsprozesse, um thermoplastische Faserverbundwerkstoffe qualitativ hochwertig zu verarbeiten. So lassen sich endkonturnahe Bauteile aus Verbundmaterialien effizient und prozesssicher aufbauen. Zum Einsatz kommen Laser-, Mikrowellen- und Infrarotstrahlung. Das Institut konzipiert, entwickelt und prüft Wickel-, Fiber-Placement- und Tapelegeprozesse - vom Prototypen bis hin zum serienreifen Produktionssystem.

Beim laserunterstützten Tapelegen, das auf der Messe anhand eines Tapelegekopfes vorgestellt wird, kommen Hochleistungsdioden- und Nd:Yag-Laser zum Einsatz. Dieses Verfahren erzielt eine hohe Bauteilqualität, da sich die Laserenergie besonders gut regeln lässt. In einem 6-achsigen Portalroboter mit zwei weiteren Zusatzachsen bietet das Fraunhofer IPT das laserunterstützte Tapelegen in einem autonomen Fertigungssystem mit einem hohen Maß an Automatisierung.

Ihr Ansprechpartner

Dipl.-Ing. Matthias Meinecke
Fraunhofer-Institut für
Produktionstechnologie IPT
Steinbachstr. 17
52074 Aachen
Telefon: +49 (0) 2 41/89 04 -2 31
Fax: +49 (0) 2 41/89 04 -2 31
matthias.meinecke@ipt.fraunhofer.de

Susanne Krause | idw
Weitere Informationen:
http://www.ipt.fraunhofer.de

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