Das Herz der Zerspanung

< Zurück zu Magazin No. 01-2023

aerospace

Das Herz der Zerspanung - Starrag bietet hauseigene Spindeltechnik vom Feinsten

Entwicklung und Fertigung von Motor- und Getriebespindeln im eigenen Haus – welcher Maschinenhersteller kann das schon bieten? Starrag hat sich diesbezüglich über Jahrzehnte eine Kompetenz aufgebaut, die ihresgleichen sucht. Es profitieren die Kunden: von einer anwendungsspezifischen Spindelauslegung, von führender Technik und höchster Qualität sowie von schnellem Service in – nur selten auftretenden – Störungsfällen.

»Die Spindel ist das Herz einer Fräsmaschine. Sie trägt ganz entscheidend dazu bei, dass die Zerspanungsergebnisse dem entsprechen, was der Anwender erwartet «, betont Rainer Hungerbühler, Sales Director Aerospace and Turbines. »Ich bin froh, dass wir hier in Rorschacherberg eine eigene Spindelfertigung und ein zugehöriges Kompetenzzentrum haben. Dadurch können wir die Spindel exakt auf die Maschine und jeweilige Anwendung auslegen, was uns als lösungsorientiertem Anbieter von schlüsselfertigen Produktionsanlagen sehr entgegenkommt.«

Ein Gewinn für die Kunden. Sie erhalten Produkte, bei denen die Kinematik der Maschine, die Antriebe und die Spindel perfekt zusammenpassen – abgestimmt auf die Bearbeitung von schwer zerspanbaren Materialien wie Titan und Inconel, von Strukturbauteilen aus Aluminium oder auf andere Anwendungsfälle. Rainer Hungerbühler erklärt: »Dafür legen wir die Spindelkennlinie so aus, dass die benötigten Schnittparameter für eine optimale Bearbeitung der jeweiligen Bauteile zur Verfügung stehen.«

Rainer Hungerbühler, Sales Director Aerospace and Turbines

»Unsere Getriebespindel ist nahezu unzerstörbar. Sie sorgt für hohe Prozess- und Arbeitssicherheit und verursacht so gut wie keine Maschinenstillstände.«

Der Verkaufsleiter weist auf einen weiteren Vorteil hin: »Durch die Inhouse-Fertigung sind wir unabhängig von externen Spindelherstellern. In der Corona-Zeit haben wir gesehen, wie selbst sehr gute Zulieferanten Probleme hatten, ihren Lieferverpflichtungen nachzukommen. Durch unsere Eigenfertigung sind wir und unsere Kunden davon nicht betroffen.«

Rainer Hungerbühler, Sales Director Aerospace and Turbines | Silvan Huber, Master of Science FHO in Engineering

Schon lange erfolgreich mit Getriebespindeln

Starrag begann bereits 1920 mit der Herstellung von Getriebespindeln und erwarb sich über die vielen Jahre eine grosse Kompetenz. Heute werden damit alle in Rorschacherberg produzierten Maschinen der STC-Baureihe ausgestattet. Die fünfund sechsachsigen Bearbeitungszentren stehen für eine äusserst wirtschaftliche Zerspanung von anspruchsvollen Strukturbauteilen, Multiblades und Casings mit langen Zykluszeiten.

»Unsere STC-Maschinen profitieren von der Starrag-eigenen Getriebespindel in vielfältiger Weise«, so Rainer Hungerbühler. »Da deren Bauweise eine extrem kleine Störkontur aufweist, kommen wir mit dem Kopf sehr nah ans Werkstück. Der Anwender kann also kurze Werkzeuge einsetzen, was einen stabilen Fräsprozess begünstigt und lange Werkzeugstandzeiten zur Folge hat.« Er hebt noch eine Stärke hervor: »Unsere Getriebespindel ist nahezu unzerstörbar. Das heisst, sie sorgt für hohe Prozess- und Arbeitssicherheit und verursacht so gut wie keine Maschinenstillstände.«

Um den verschiedenen Maschinengrössen und Anwendungen gerecht zu werden, bietet Starrag die Getriebespindeln mit zwei verschiedenen Motoren und in unterschiedlichen Übersetzungen an. Am häufigsten genutzt wird die 37-kW-Version mit einer Maximaldrehzahl von 8.000 min^-1 und 940 Nm Drehmoment bei Dauerlast (S1-Betrieb). Es steht aber auch eine Variante mit 1.600 Nm und einer Drehzahl von 4.500 min^-1 bereit. »Etwas Besonderes ist unsere mit bis zu 12.000 min^-1 drehende Getriebespindel (Drehmoment 620 Nm) mit der für die STC-Maschinen üblichen HSK-A100-Schnittstelle. Ich weiss keinen anderen Anbieter, der eine solche Spindel im Programm hat«, sagt Rainer Hungerbühler.

Motorspindeln in der Erfolgsspur

Das Spindelkompetenzzentrum beschäftigt sich – neben den seit Langem bewährten Getriebespindeln – vorrangig mit Motorspindeln. Starrag entwickelt und baut diese auch bereits seit rund 25 Jahren. Doch seit Kurzem erleben sie einen Boom. Silvan Huber, Master of Science FHO in Engineering, ist seit 2014 als Entwicklungsingenieur zuständig für Motorspindeln und Direktantriebe. Er nennt Zahlen: »Bisher haben wir fast 2.500 Motorspindeln in unseren Maschinen verbaut. Allein im letzten Jahr waren es 160, doppelt so viele wie im Jahr zuvor.« Er ist überzeugt, dass sich der Ausstoss in den nächsten beiden Jahren nochmals verdoppeln wird.

Starrag ist im Motorspindel- Programm extrem breit aufgestellt. Das Spektrum beginnt bei einer 2,5-kW-Spindel mit 2 Nm Drehmoment. Die obere Grenze wird von Spindeln mit bis zu 350 Nm markiert.

Den Grund dafür sieht er in der Qualität und führenden Technik der Starrag Motorspindeln – die vor allem »unserem Expertenteam zu verdanken ist, das mit hochmodernen Entwicklungs-, Montage-, Überholungs- und Testeinrichtungen arbeitet, um den Kunden beste Produkte zu gewährleisten «. Dies hat auch die Verantwortlichen in den Werken in Chemnitz und Vuadens überzeugt, die inzwischen in der Heckert-H-Baureihe sowie den neuen Bumotec-Zentren s181 und 191neo Starrag-Motorspindeln einsetzen.

»Alle 5-Achs-Schaufelbearbeitungszentren der LX-Serie und das Blisk- BAZ NB 151 sind mit unseren eigenen Motorspindeln ausgestattet. Auf den STC-Fräszentren kommt, wenn keine Getriebespindel verbaut ist, unsere 18.000er-HSK-T100 zum Einsatz«, erwähnt Silvan Huber.

Neuentwicklungen auf höchstem Niveau

Starrag ist im Motorspindel-Programm extrem breit aufgestellt. Das Spektrum beginnt bei einer 2,5-kW-Spindel mit 2 Nm Drehmoment. Die obere Grenze wird von Spindeln mit bis zu 350 Nm markiert. Von den Drehzahlen her betrachtet, reicht die Range von 12.000 min^-1 bis 40.000 min^-1.

Silvan Huber hebt die jüngst vorgestellte 80-kW-Motorspindel (250 Nm und 18.000 min^-1; S1 Nennbetrieb) hervor, die eine bislang unerreichte Produktivität verspricht und daher für die gesamte STC-Baureihe angeboten wird. Sie ist mit einer Werkzeugschnittstelle HSK-T100 ausgestattet, liefert eine Werkzeugspannkraft > 45 kN, eine Wellenklemmung von 1.400 Nm und eignet sich für innere Kühlschmiermittelzufuhr bis zu 140 bar. Die Spindel überzeuge, so Silvan Huber, nicht nur durch ihre Leistungsdaten, sondern auch durch ihre hohe Qualität, die eben auf der eigenen Herstellung beruht und auf Komponenten wie Lager und Motoren, die ausschliesslich von namhaften Herstellern zugekauft werden. Das wirkt sich auf die Stabilität, auf Laufzeiten und Lebensdauer aus. Zudem ist sie mit verschiedenen Sensoren ausgestattet, die hohe Präzision gewährleisten.

Das Werk in Chemnitz, das seine Heckert- BAZs mit dieser Spindel ausstattet, lieferte kürzlich Messergebnisse zur axialen Wellenverschiebung. Diese liegt über den gesamten Drehzahlbereich bei kleiner 10 μm. »Wenn man bedenkt, dass aus einer Drehzahl von 18.000 min^-1 und der entstehenden Wärmedehnung rund 200 μm Verschiebung resultieren, ist uns die Kompensation dieser Abweichung mittels Sensorik sehr gut gelungen«, freut sich der technische Entwickler.

Technologisch in der Führungsriege

Starrag arbeitet bereits an weiteren Optimierungen. Silvan Huber erklärt: »Aktuell fokussieren wir uns insbesondere darauf, die Spindeldrehzahl und dadurch die Zerspanleistung zu erhöhen. Dadurch ebnen wir den Weg für innovative und prozessoptimierte Frässtrategien.«

Die jüngsten Neuentwicklungen betreffen auch Details. Dazu zählen KSS-Sprühdüsen in der Spindelnase, deren Abstrahlwinkel jetzt programmierbar und somit automatisch auf die Werkzeuglänge einstellbar ist. Eine weitere Innovation sind Spindeln für die Bumotec-Bearbeitungszentren s181 und 191neo, die kryogene Zerspanung unterstützen. Silvan Huber dazu: »Wir haben eine Motorspindel mit einer speziellen Drehdurchführung entwickelt, sodass die kryogene CO²-Kühlung zur Werkzeugschneide gelangen kann. Das ist eine Sonderlösung, die sich zur Bearbeitung von 3D-gedruckten Prothesen eignet, aber auch für die PEEK(Hochleistungskunststoff)- Bearbeitung oder das Bohren von Titanteilen einen deutlichen Gewinn darstellen kann.« Er ist sich jedenfalls sicher:

»Mit den Motorspindel-Entwicklungen der letzten Jahre sind wir technologisch in die Führungsriege aufgestiegen. Und wir werden uns weiter steigern, bis wir die Weltspitze erreicht haben.«

Das Spindelkompetenzzentrum beschäftigt sich – neben den seit Langem bewährten Getriebespindeln – vorrangig mit Motorspindeln.

»Mit den Motorspindel- Entwicklungen der letzten Jahre sind wir technologisch in die Führungsriege aufgestiegen.«

Rainer Hungerbühler, Sales Director Aerospace and Turbines

Nach Revision wieder neuwertig

Ein weiterer Faktor, auf den sich die Entwickler konzentrieren, soll nicht unerwähnt bleiben: die Lebensdauer der Motorspindeln. Für gewöhnlich übernimmt Starrag die Garantie für ein Jahr. Verkaufsleiter Rainer Hungerbühler kommentiert dieses Angebot: »Die Lebensdauer einer Motorspindel hängt nicht nur von ihrer Qualität ab, sondern auch von der Belastung, der sie ausgesetzt ist. Daher können wir keine Pauschalaussagen zur Standzeit machen. Selbstverständlich stehen wir jedem Kunden unmittelbar zur Seite, wenn er eine Revision seiner Spindel benötigt oder einen Ausfall zu beklagen hat.«

Starrag verfügt über grosse Erfahrung und Fachkompetenz für die Revision von Motorspindeln, die in Rorschacherberg von hochqualifiziertem Personal durchgeführt wird. Dort sind Originalersatzteile auf Lager, mit denen die Spindel nahezu in den Neuzustand gebracht wird – mit erneuter Herstellergarantie auf die getauschten Komponenten. Starrag unterhält ausserdem weltweit Ersatzteillager, aus denen auch komplette Spindeln innerhalb von 24 Stunden verschickt werden.