Werkzeugspannung für Pilatus Flugzeugwerke AG von zentraler Bedeutung

Wo viele Späne fliegen…

Das Turboprop-Mehrzweckflugzeug PC-12 besteht zu grossen Teilen aus Aluminium-Strukturbauteilen. Bilder: Pilatus Flugzeugwerke/Haimer
Bereits gewuchtete Werkzeuge stehen im Toolshop jederzeit einwechselbereit im Werkzeugschrank zur Verfügung.
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Die Pilatus Flugzeugwerke AG installierten 2016 neue Fertigungssysteme für die Zerspanung von Strukturbauteilen aus Aluminium. Um beim Hochgeschwindigkeitsfräsen prozesssicher die gewünschte Oberflächengüte und Präzision zu erreichen, setzt der Flugzeugbauer durchgängig Lösungen von Haimer ein.

Wenn ein Zerspaner vom Fliegen spricht, meint er in den meisten Fällen Späne. Bei der Pilatus Flugzeugwerke AG ist das nicht anders. Zwar dreht sich am Hauptsitz in Stans fast alles ums Thema «Fliegen», doch nimmt die Eigenfertigung und speziell die Zerspanung viel Raum ein. Walter Duss, Abteilungsleiter Mechanische Bearbeitung, bekräftigt: «Wir haben eine sehr grosse Fertigungstiefe, um auf die Qualität unserer Flugzeuge entscheidend Einfluss nehmen zu können. Ein zentrales Element ist die Zerspanung der Strukturbauteile, die wir im Jahr 2016 auf neuesten Stand gebracht haben.»

So investierte Pilatus in eine komplett modernisierte Volumenzerspanung. Deren Kernbestandteile sind zwei flexible Fertigungssysteme, die sich weitgehend automatisiert betreiben lassen und prozesssicher höchste Qualität erzeugen. Um auf den High-End-Fertigungssystemen die geforderten Oberflächengüten und Toleranzen sowie ein hohes Zeitspanvolumen zu erreichen, müssen auch die flankierenden Prozesse und Produkte entsprechende Anforderungen erfüllen. Dies gilt insbesondere für die Werkzeuge, die für eine vibrationsfreie Bearbeitung und Oberflächen ohne Rattermarken feingewuchtet sein müssen.

Werkzeugspannung von zentraler Bedeutung

Patrik Odermatt, Teamleiter Mechanische Bearbeitung und Toolshop, setzt schon seit Jahren auf Haimer, wenn es um Belange der Werkzeugspannung geht. So sind auf den Bearbeitungszentren Schrumpffutter und Präzisionsspannzangenfutter im Einsatz, für die im Pilatus-internen Werkzeug-Dienstleistungszentrum (Toolshop) entsprechende Einstell-, Schrumpf- und Wuchtgeräte bereitstehen. So kommen in den flexiblen Fertigungssystemen ausschliesslich Werkzeuge zum Einsatz, die in die Haimer-Standard-Schrumpffutter, Power Shrink Chuck ultrakurz oder lang sowie Power Mini Shrink Chuck geschrumpft sind oder in den Präzisionsspannzangenfuttern Power Collet Chuck sowie speziellen Messerkopfaufnahmen stecken. Der Bedarf ist gross. Schliesslich greifen die fünf Bearbeitungszentren auf ein zentrales Werkzeugmagazin mit 1600 Plätzen zu, und die beiden Scharmann Ecospeed F Zentren im Starrag FMS (Flexible Manufacturing System) sind mit jeweils einem Werkzeugmagazin mit 300 Plätzen ausgestattet. Zusätzlich sind zahlreiche Reserve-Werkzeuge im Toolshop vorhanden, die jederzeit zur Einwechslung bereitstehen.

Für jeden Zweck das passende Futter

Für Patrik Odermatt ist die grosse Bandbreite an Werkzeugaufnahmen, die Haimer vor allem fürs Schrumpfen bietet, ein wichtiges Argument: «Wir bearbeiten viele Teile, die mit Wandstärken von bis zu 1,2 mm im Vergleich zu anderen Flugzeugherstellern extrem dünn und mit tiefen Taschen ausgeführt sind. Da kommt uns die grosse Auswahl entgegen. Zudem zeigte sich Haimer bei der Spindelschnittstelle sehr flexibel.»

In der Regel nutzt Pilatus einen HSK-A-63-Kegel. Insbesondere fürs Starrag FMS brauchte es aber einen speziellen HSK-A-63/80-Halter, der einen 63er-Kegel und einen 80-mm-Bund hat. Dadurch entsteht ein Plus an Steifigkeit, was wiederum mehr Dynamik beim Fräsen erlaubt und letztendlich zu besseren Oberflächen führt. Tobias Völker als Marketingleiter bei Haimer unter anderem für den Vertrieb in der Schweiz zuständig, erklärt: «Die HSK-A-63/80-Schnittstelle ist ideal für die Fertigung von Strukturbauteilen mit hohen Drehzahlen. Nach Abstimmung mit Pilatus haben wir ein Aufnahmenprogramm für diese Schnittstelle ausgearbeitet und in unser Standard-Lieferprogramm aufgenommen, so dass die Halter jetzt ab Lager verfügbar sind.»

Innovative Chip-Sicherung

Dieser Support kommt beim Flugzeugbauer gut an, ebenso die Innovationsfreude seines Lieferanten. Denn mit den aktuellen Werkzeugaufnahmen nutzt Pilatus einen RFID-Chip, auf dem sich werkzeugrelevante Daten berührungslos speichern lassen. Um sicher zu gehen, dass diese normalerweise eingeklebten Datenträger ebenso prozesssicher integriert sind, hat Haimer eine Lösung entwickelt, die den Datenträger mechanisch fixiert und gleichzeitig den Datentransfer nicht beeinträchtigt. Das unterstützt den automatischen Ablauf in flexiblen Fertigungssystemen, der notwendig ist.

Als besondere Stärke der Zusammenarbeit mit Haimer stellt Patrik Odermatt heraus, dass er die gesamte Werkzeugspanntechnik aus einer Hand bekommt: «Für jedes Schrumpffutter sind im Schrumpfgerät bereits alle benötigten Parameter hinterlegt. Da stimmen Leistung und Erwärmungszeiten, so dass wir quasi auf Knopfdruck einen prozesssicheren Schrumpfvorgang bekommen.» Zudem eignet sich das Haimer Power Clamp Premium für die Werkzeugvoreinstellung in Toleranzlänge. Aktuell schrumpfen die Mitarbeiter im Toolshop pro Tag zirka 15 bis 20 Werkzeuge. Zusätzlich nutzen Maschinenbediener die dortigen Schrumpfkapazitäten für ihre Zwecke.

«Und das Wuchten funktioniert ebenso einfach», ergänzt Patrik Odermatt: «Mit dem Wuchtgerät Tool Dynamic Comfort haben wir die Möglichkeit, die Wuchtgüte jedes Komplettwerkzeugs auf 2,5 G bei 33000 Umdrehungen pro Minute zu überprüfen beziehungsweise zu korrigieren.» So werden nach jedem Werkzeugwechsel die Aufnahmen inklusive Werkzeug gecheckt und falls erforderlich aufs Neue gewuchtet.

Neue Volumenzerspanung trägt Früchte

Pilatus produziert am Hauptsitz in Stans sämtliche Flugzeugtypen, denen allen eines gemein ist: sie alle bestehen zu grossen Teilen aus Aluminium-Strukturbauteilen. Charakteristisch für diese Bauteile ist ihr hoher Zerspanungsgrad, der durchschnittlich über 90 Prozent liegt, wie ein paar Beispiele belegen: Bei einer Holmbrücke für das Mehrzweckflugzeug Pilatus PC-12 bleibt von einem knapp 380 kg schweren Rohteil ein Fertigteil übrig, das nur noch 35 kg wiegt. Auf einen Zerspanungsgrad von sogar 97,7 Prozent bringt es ein Spant-Teil für das Cockpit des PC-12, von dessen ursprünglichen 14 kg Rohteilgewicht nur mehr gut 300 g übrig bleiben.

Umso entscheidender ist, dass die Neustrukturierung der Volumenzerspanung Früchte trägt, wie Walter Duss bestätigt: «Durch die automatisierten, flexiblen Fertigungslösungen und Komponenten wie die Schrumpf- und Wuchttechnik ist es uns gelungen, die Bauteilqualität zu steigern und die Wirtschaftlichkeit zu verbessern. Auf ähnlicher Produktionsfläche und bei gleichem Personalstand können wir jetzt rund ein Drittel mehr Kapazität generieren.»