Ecospeed F – Powering precision

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Aerospace

Mission Präzision - Die langjährige Partnerschaft hinter dem Erfolg von Notthoff

Von seinen Anfängen als Lohnfertiger während des Zweiten Weltkriegs bis zur Evolution zu einem Experten für die High-Speed-Bearbeitung von Strukturbauteilen in der Luftfahrt war sich Notthoff Engineering immer bewusst, dass das richtige Equipment entscheidend ist, um Potenzial in greifbare Performance umzuwandeln. Geleitet von dieser zukunftsorientierten Denkweise, hatte der in Kalifornien ansässige Hersteller im Jahr 2013 sein erstes horizontales Bearbeitungszentrum Starrag Ecospeed F 2060 erworben. Über ein Jahrzehnt später hat das Unternehmen – ermutigt durch den Erfolg dieser Investition – seine Kapazitäten um ein zweites Ecospeed F, das kompaktere F 1540, erweitert und damit Innovation, Präzision und Wachstum nachhaltig gestärkt.

Gegründet 1941 als Lohnfertiger während des Kriegs, hat sich Notthoff Engineering über acht Jahrzehnte hinweg kontinuierlich zu einem hochspezialisierten Zulieferer im Luftfahrtsektor entwickelt. CEO Kelly Kaller erklärt das so: »Notthoff Engineering ist eine kleine, familiengeführte Maschinenfabrik, die im Laufe der Jahre stetig gewachsen ist und heute monolithische High-Speed- Flugzeugteile und -Hubschrauberkomponenten produziert.« Die hergestellten Teile bestehen zu circa 80 % aus Aluminium, ergänzt durch Titan, Inconel und andere Hartmetalle. Die Produktpalette umfasst eine breite Auswahl an strukturellen Luftfahrtkomponenten, von Rippen, Stringern und Spanten bis zu Rumpfsegmenten. COO Arnie Juarez dazu: »Um Ihnen ein Beispiel zu geben – wir hatten kürzlich einen Rohling, der etwa 3.085 kg gewogen hat. Das ausgelieferte Teil hatte ein Gewicht von rund 86 kg. Das ist ein Materialabtrag von 95 %, was bei uns völlig normal ist.« Das Firmengelände in Huntington Beach hat eine Größe von 6.000 m2 und beherbergt vier Gebäude. Zum Produktprogramm des Unternehmens zählen einige der wichtigsten USMilitärflugzeuge der jüngeren Generationen. »Unsere Arbeit ist überwiegend militärischer Natur. Wir arbeiten am F-35 und F-47 und haben in der Vergangenheit viele Arbeiten für den F-18 erledigt. Der F-16 ist noch immer im Einsatz und wird von uns unterstützt – wir sind in etliche Programme eingebunden«, so Arnie Juarez. Die Mitwirkung am F-47-Projekt für das Kampfflugzeug der nächsten Generation ist Beleg für die wachsende Bedeutung des Unternehmens für die US-Verteidigungsindustrie.

Starrag – eine evidenzbasierte Entscheidung

Als Notthoff Anfang der 2010er-Jahre den Einsatz horizontaler Bearbeitungszentren untersucht hat, ging Arnie Juarez äußerst akribisch vor. Er besuchte Referenzkunden in Europa, um die verschiedenen Maschinen im realen Produktionsumfeld zu beobachten. Die Ergebnisse waren überzeugend. »Das Vertriebsteam von Starrag lud mich nach Irland zu einem anderen Unternehmen ein, das einige ihrer Maschinen einsetzte. Wir haben mit allen im Unternehmen gesprochen und sie waren voll des Lobs für Starrag. Sie waren sogar dabei, zwei weitere Maschinen zu installieren. Später besuchten wir einen anderen Werkzeugmaschinenhersteller in Frankreich. Als wir dort ankamen, wurde die Maschine gerade gewartet. Ich habe mit einigen Leuten dort geredet, und sie erwähnten zahlreiche Probleme mit den Maschinen. Unsere Entscheidung stand da schon fast fest«, so Arnie Juarez.

Doch es ging nicht nur um die Zuverlässigkeit im Vergleich. Je mehr Arnie Juarez die technische Architektur der Ecospeed untersuchte, umso mehr überzeugte sie ihn. Ausschlaggebend war dabei der patentierte parallelkinematische Bearbeitungskopf Sprint Z3. »Was mir an Starrag besonders gefiel, war die Kinematik. Die meisten großen horizontalen Systeme anderer Hersteller haben diese riesigen, schweren Drehköpfe, und sie sind wirklich langsam. Durch das Einund Ausspannen verliert man sehr viel Zykluszeit. Der Sprint-Z3-Bearbeitungskopf von Starrag geht in Sekundenbruchteilen von null auf 40. Die Maschine läuft einfach. Beschleunigung und Verzögerung sind exzellent. Dadurch können wir mit dieser Maschine Teile viel schneller als mit jeder anderen Maschine auf dem Markt herstellen.«

Die Technologie hinter der Leistung

Der Sprint-Z3-Bearbeitungskopf von Starrag geht in Sekundenbruchteilen von null auf 40.

Die Ecospeed F-Serie ist die Speziallösung von Starrag für das Hochgeschwindigkeitsfräsen von Strukturteilen aus Aluminium und Weichmetall. Sowohl das Modell 2060 als auch das Modell 1540 sind mit dem Sprint-Z3-Kopf ausgestattet. Das parallelkinematische System erreicht eine Beschleunigung von 1G an allen fünf Achsen bei Ruckwerten von bis zu 200 m/s³, was eine schnelle Positionierung ohne Einbußen bei der Genauigkeit ermöglicht. Tim Mooney, National Sales Manager von Starrag und Luftfahrtspezialist, äußert sich klar und deutlich: »Sie ist die schnellste, leistungsstärkste Maschine auf dem Markt – 30 bis 40 % effizienter als jede andere Maschine, dank des Sprint- Z3-Kopfs.« Die Spindelspezifikation unterstreicht diese Aussage. Die Ecospeed läuft mit 30.000 U/min mit einer 120-kW-Spindel und einer Grunddrehzahl von 13.800 U/min – der Punkt, an dem die volle Leistung zur Verfügung steht. Tim Mooney erläutert, wieso das wichtig ist: »Beim Schneiden von Aluminiumstrukturen ist die Leistung das A und O. Wenn man die volle Leistung bei einer niedrigen Drehzahl erreicht, kann man ein viel größeres Werkzeug verwenden. So kann man breitere und tiefere Schnitte setzen und die maximale stündliche Metallabtragsrate erhöhen. Das schafft keiner unserer Mitbewerber.«

Der Sprint-Z3-Kopf hat einen Rotationsbereich von ±45° und deckt damit circa 95 % aller Anforderungen im Hinblick auf Aluminium-Strukturteile ab. Wenn der rechtwinklige Kopf über den automatischen Werkzeugwechsler geladen wird, wird die Maschine zu einer 6-achsigen Plattform. Der Hub erweitert sich auf 135°. Mit einem einzigen Setup sind Hinterschnitte, Seitenbohrungen und andere anspruchsvolle geometrische Features möglich. Bei dünnwandigen Aluminiumstrukturen ist das geringe Gewicht des Sprint-Z3-Kopfes – circa 200 kg für die Spindelbaugruppe, verglichen mit den zwei bis drei Tonnen bei einer traditionellen Gabelkopfspindel – ein entscheidender Vorteil.

»Weil nur eine geringe Masse kontrolliert werden muss, werden dünne Wände nicht zum Problem, da wir durch sie beschleunigen können«, erklärt Tim Mooney. »Wir können den Schnitt durchgehend kontrollieren und schneller durch die Ecken gelangen, wodurch Vibrationen eliminiert werden.«

Zwei Maschinen, eine Strategie

Die im Jahr 2013 installierte Ecospeed F 2060 hat einen Arbeitsbereich von 2.000 × 6.000 mm. Damit kann Notthoff einige der größten Strukturbauteile in der Luftfahrtproduktion herstellen. Mehr als ein Jahrzehnt später läuft die Originalmaschine nach wie vor voll und ganz gemäß Spezifikation. »Diese Maschine wurde 2013 installiert, und 13 Jahre später fertigen wir damit immer noch gute Teile«, so Arnie Juarez. »In der Zeit waren keine Generalüberholungen nötigt. Die Maschine arbeitet auch heute noch innerhalb des Toleranzbereichs von 25 Mikrometern.« Die neuere Ecospeed F 1540 hat einen Arbeitsbereich von 1.500 × 4.000 mm. Durch ihr Zusammenspiel verdoppeln die beiden Maschinen nicht ihre Kapazitäten, vielmehr ergänzen sie sich.

»Statt die große Maschine mit kleineren Werkstücken zu bestücken, können wir diese Arbeiten auf die 1540 verlagern und beide Maschinen parallel betreiben und so am effizientesten einsetzen«, beschreibt Arnie Juarez. Daneben gibt es auch technische Unterschiede, die diese Kombination besonders praktisch machen. Die 2060 verwendet die Minimalmengenschmierung mit biologisch abbaubarem Ölnebel, der durch die Spindel zugeführt wird, während die 1540 eine Kühlmittelspülung nutzt. Dadurch kann das Unternehmen von der Westküste jede Maschine für unterschiedliche Teile und Bedingungen optimieren.Die Doppelpalettenkonfiguration beider Maschinen garantiert maximale Spindelverfügbarkeit.

»Wir haben eine Palette in der Maschine für die Bearbeitung von Teilen, während die Techniker die andere Palette für den nächsten Auftrag vorbereiten«, erläutert Arnie Juarez. »Sie laden die Werkzeuge in den Werkzeugwechsler, wenn die Maschine in Betrieb ist. Sie aktualisieren das Programm und bringen die Maschine anschließend sofort wieder in den Arbeitszyklus. « Der Palettenwechsel dauert nur 120 Sekunden und beide Maschinen laufen 24/7, angetrieben von der Siemens 840D-Steuerung. Alle Programme werden mit einer Vericut-Simulation geprüft, bevor sie in die Produktion gelangen.

Überzeugend bei Qualität, Zeit und Kosten

Für Kelly Kaller zahlt sich die Investition in Starrag vor allem im Hinblick auf Spindelzeit, Effizienz und Wettbewerbsfähigkeit aus. »Diese neue Maschine gibt uns in Sachen Effizienz einen enormen Vorteil. Wir können damit unsere Fähigkeiten und Kapazitäten spürbar ausbauen«, erklärt er. Für Arnie Juarez ist die Produktionsgeschwindigkeit der entscheidende Wettbewerbsvorteil. »Mit der Maschine können wir pünktlich und mit exzellenter Qualität liefern. Unsere Auftraggeber erhalten Teile zu einem wirklich guten Preis, da wir die Teile viel schneller als unsere Mitbewerber herstellen können. « Die Selbstkalibrierungsfunktion der Ecospeed unterstützt außerdem die Qualitätssicherung und sorgt dafür, dass die Kalibrierung nicht mehr nur Sache des Bedieners ist. »Die neue Maschine besitzt eine Funktion, mit der sie sich selbst kalibriert. Das nimmt den Bedienern eine erhebliche Last von den Schultern, da diese Aufgabe jetzt in die Maschine integriert ist.«

Die Maschinen gewährleisten zudem direkt die Compliance mit den aktuellsten Fertigungsspezifikationen von Boeing. »Die neuen Anforderungen von Boeing und anderen Auftraggebern verlangen, dass wir alle Arbeiten mit ein und demselben Setup durchführen. Wir haben auf diesen Maschinen einen 90°-Kopf, der im Werkzeugkarussell verstaut und automatisch geladen wird. Dadurch hat die Maschine effektiv sechs Achsen und gibt uns die Möglichkeit, alle Löcher gleichzeitig und ohne die Notwendigkeit von sekundären Arbeitsgängen anzubringen«, führt Arnie Juarez aus. »Wir haben dadurch einen Vorteil, da wir wissen, dass wir termingerecht Teile liefern können, die die strengsten Anforderungen erfüllen.«

Im US-Markt sind derzeit mehr als 850 Maschinen von Starrag installiert.

Service & Support: die etwas andere Partnerschaft

Für Arnie Juarez war die Qualität des Kundendiensts ein entscheidendes Kaufargument und ist nach wie vor einer der Hauptgründe, warum sich Notthoff für die 1540 und damit erneut für Starrag entschieden hat. »Es gibt nichts Schlimmeres, als eine Maschine zu kaufen und dann festzustellen, dass es kein Kundendienst existiert «, erklärt er. »Starrag war darin immer richtig gut. Und genau deshalb haben wir die zweite Maschine gekauft. Sie standen und stehen stets hinter ihrem Produkt. Sie sind sehr engagiert und sehr reaktionsschnell. Sie verstehen wirklich, dass der Ausfall einer Maschine finanzielle Einbußen bedeutet, und kümmern sich deshalb schnell und direkt um die Behebung von Problemen.« Die Serviceinfrastruktur umfasst auch eine Ferndiagnose-Funktionalität. Damit können sich Starrag-Techniker von Deutschland aus direkt an der Maschinensteuerung anmelden und Probleme in Echtzeit diagnostizieren. Wenn ein Vor-Ort-Einsatz nötig ist, sind die Reaktionszeiten sehr kurz.

»Wenn sie ein Problem nicht aus der Ferne beheben können, entsenden sie einen Servicetechniker, der im Normalfall innerhalb von 24 oder maximal 48 Stunden vor Ort ist. Viele Problemsituationen lassen sich aber auch telefonisch klären«, so Arnie Juarez. Im US-Markt sind derzeit mehr als 850 Maschinen von Starrag installiert. Ihr Support erfolgt durch ein Team von Servicetechnikern aus den Niederlassungen von Starrag, die strategisch über das Land verteilt sind. Überdies werden im Ersatzteilstandort in Hebron Teile im Wert von etwa 2 Millionen US-Dollar vorgehalten. Tim Mooney fasst das wie folgt zusammen: »Wir sind ein Lösungsanbieter und kein Unternehmen, das eine Maschine ausliefert und sich dann entspannt zurücklehnt. Ob es nun der Serviceaspekt ist, der die Maschine mit einer technischen Verfügbarkeit von 95 % laufen lässt, oder die professionelle Programmierung durch das Anwendungsteam für einen maximalen Materialabtrag – es sind die Menschen, die den Unterschied machen.«

Wachstum im Verteidigungssektor und Ausblick auf die Zukunft

Angesichts der steigenden Rüstungsausgaben in den USA und des wachsenden Auftragsvolumens bei Großprogrammen ist Notthoff Engineering gut für künftiges Wachstum positioniert. Das Unternehmen hat bereits Arbeiten für beide Maschinen in der Pipeline und untersucht Optionen für zusätzliche Kapazitäten.

»Wir möchten organisch wachsen«, betont Arnie Juarez. »Wir bekommen allmählich Platzprobleme. Unsere vier Gebäude sind vollständig mit Equipment belegt. Wir müssen entweder älteres Equipment aussortieren oder in ein weiteres Gebäude investieren, was eine ziemlich wahrscheinliche Option ist.« Tim Mooney bestätigt, dass sich rund 90 % der Starrag-Kunden aus der Luftund Raumfahrt auf Verteidigungsanwendungen konzentrieren und dass die Ecospeed standardmäßig alle strengen Regierungsspezifikationen erfüllt.

Die Beziehung zwischen Notthoff und Starrag besteht seit mehr als zwölf Jahren und steht exemplarisch für die Partnerschaftsphilosophie, die Tim Mooney beschreibt: »Wenn Starrag einem Auftraggeber eine Maschine verkauft, geht es nicht nur um den Verkauf der Maschine an sich. Es geht um den Aufbau von Beziehungen und um die gegenseitige Unterstützung im Laufe der Jahre – wir engagieren uns langfristig.«