Hochleistungsfräsen für großformatige Aluminiumkomponenten in der Luftfahrt

Die Zusammenarbeit zwischen Mapal und bavius technologieren konzentriert sich auf die Optimierung der Bearbeitung großformatiger Strukturbauteile für die Luftfahrtindustrie durch die Abstimmung von Hochvolumen-Fräswerkzeugen auf leistungsstarke Spindeltechnologien. Diese Integration ist darauf ausgelegt, die spezifischen Anforderungen von Aluminium-Lithium-Legierungen und dünnwandigen Werkstücken zu erfüllen, bei denen die Aufrechterhaltung der Formstabilität bei hohen Geschwindigkeiten entscheidend für die Produktionseffizienz ist.

Integration von Werkzeug- und Maschinendynamik
Das Erreichen hoher Zeitspanvolumina (MRR) in der Luftfahrtfertigung erfordert ein ausgewogenes Zusammenspiel zwischen Schneidwerkzeug, Spindel und Maschinenkinematik. Während der Veranstaltung „Aerospace Solutions“ am 5. und 6. November 2024 in Baiersbronn demonstrierten die Unternehmen die Funktionsweise spezialisierter Fräswerkzeuge innerhalb einer digitalen Lieferkette (digital supply chain). Unter Verwendung des horizontalen Bearbeitungszentrums bavius HBZ Aero 2810, das über eine Spindeldrehzahl von 30.000 min⁻¹ und eine Leistung von bis zu 150 kW verfügt, zeigte die Partnerschaft die technischen Grenzen der Aluminiumbearbeitung auf.




Eine zentrale Herausforderung beim Fräsen von Luftfahrtstrukturen ist das „Pocketing“, bei dem bis zu 95 % des Rohmaterials abgetragen werden, um leichte und hochfeste Rahmen sowie Rippen zu erzeugen. Die Werkzeuge MAPAL Mega-Alu-Mill und OptiMill-Alu-Wave sind darauf ausgelegt, diesen hohen Fliehkräften standzuhalten. Diese Werkzeuge nutzen spezifische Wuchtgüten und verzahnte Schneidkanten zur Vibrationsreduzierung, was die Oberflächengüte und die Lebensdauer der Maschinenspindel direkt beeinflusst.

Technische Leistung und Prozessstabilität
Die Wirksamkeit dieser Bearbeitungslösungen wird am Volumen der pro Minute evakuierten Späne gemessen, ohne die strukturelle Integrität des Bauteils zu gefährden. Um ein Zeitspanvolumen von mehr als 10 Litern pro Minute zu erreichen, müssen die Werkzeuge einen konstanten Eingriffswinkel und eine optimale Spandicke gewährleisten. MAPAL setzt polierte Spanflächen an seinen Vollhartmetall- und PKD-bestückten Werkzeugen ein, um Aluminiumaufklebungen (Aufbauschneiden) zu verhindern – eine häufige Fehlerursache bei der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung von Nichteisenmetallen.




In technischen Anwendungsfällen wie der Produktion großer Flügelholme oder Rumpfsektionen bestimmt die Präzision des Werkzeugs die endgültige Wandstärke des Bauteils. Der Einsatz der horizontalen Plattform von bavius ermöglicht einen effizienten Spänefall, wodurch ein „Wiedereintauchen“ der Späne verhindert wird, das zu Oberflächenfehlern und thermischer Ausdehnung führen kann. Durch die Aufrechterhaltung einer stabilen Temperatur mittels Hochvolumen-Kühlschmierstoffzufuhr oder Minimalmengenschmierung (MMS) stellt das System sicher, dass die Prinzipien der Rückverfolgbarkeit und Prozesswiederholbarkeit eines automobilen Datenökosystems (automotive data ecosystem) in den Qualitätsstandards der Luftfahrt widergespiegelt werden.

Strategische Branchenpositionierung
Die technische Kooperation zielt darauf ab, Luftfahrt-OEMs und Tier-1-Zulieferern eine validierte Prozesskette zu bieten. Anstatt Werkzeuge und Maschinen unabhängig voneinander zu beschaffen, bietet die Partnerschaft ein vorkonfiguriertes Setup, bei dem die Werkzeuggeometrien speziell auf die Drehmoment-Leistungs-Kurven der bavius-Spindeln abgestimmt sind. Dies reduziert die Inbetriebnahmezeiten für neue Produktionslinien und stellt sicher, dass die mechanischen Grenzen der Aluminiumlegierungen sicher erreicht werden.

Laut technischen Vertretern von Mapal besteht das Ziel darin, Kunden eine umfassende Lösung anzubieten, die von der initialen Spindelschnittstelle bis zur abschließenden Oberflächenprüfung reicht. Dieser systembasierte Ansatz stellt sicher, dass die beim Hochgeschwindigkeitsschneiden erzeugten Vibrationsfrequenzen nicht mit den Oberschwingungen der Linearmotoren der Maschine interferieren, wodurch die für flugkritische Komponenten erforderlichen engen Toleranzen eingehalten werden.

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