Flexible Fertigungssysteme liegen weltweit im Trend. Insbesondere die Luftfahrt- und Energieindustrie nutzen die qualitativen und wirtschaftlichen Vorteile, die eine solche automatisierte Serienfertigung bietet. Premiumlieferant für besonders anspruchsvolle Systeme ist die Starrag, die seit über 20 Jahren FFS zur Herstellung von Turbinenkomponenten und Strukturbauteilen für Flugzeuge konzipiert und liefert. Rund 60 automatisierte Mehrmaschinenanlagen sind in dieser Zeit entstanden und haben für einen reichen technologischen Erfahrungsschatz gesorgt.

Dr. Markus Ess, Entwicklungsleiter am Starrag-Standort Rorschacherberg, erklärt: »Neben unseren Kernkompetenzen im Bereich der Werkzeugmaschinen, der Werkzeuge, der Vorrichtungen und des CAM-Systems besitzen wir grosses Know-how bei Turn-Key-Projekten. In den FFS ergänzen wir unsere Zerspanungstechnik mit Automatisierungskomponenten und allen anderen benötigten Bestandteilen, sodass der Kunde von uns ein komplettes, prozesssicheres Produktionssystem erhält.«

»Das FFS soll im Grunde ein Black-Box-System sein, bei dem der Bediener nur noch eingangs ein Magazin mit Rohteilen bestückt und diesem am Ende einbaufertige Turbinenschaufeln entnimmt«, konkretisiert Markus Ess. »Eine grosse Herausforderung war die Auslegung des Gesamtprozesses. Welche Operationsreihenfolge ist sinnvoll? Wie kann das Handling stattfinden?«

Um zum Beispiel bei Wartungsarbeiten nicht die gesamte Anlage stilllegen zu müssen, gliederte das Entwicklungsteam um Markus Ess die Anlage in zwei nahezu identische, redundante Bereiche. Sie enthalten je einen Rüstbereich, einen an einem 20 Meter langen Portal montierten Roboter fürs Handling, eine Waschanlage, einen Polierroboter, ein Koordinatenmessgerät und eine Beschriftungsanlage. Die zentrale Aufgabe der Zerspanung übernehmen insgesamt sieben Starrag- LX-021-Bearbeitungszentren, von denen vier der einen Seite und drei der anderen zugeordnet sind.

Starrag-Zentren übernehmen die hybride Komplettbearbeitung

Im nächsten Schritt werden die aus Inconel oder Titan geschmiedeten Rohlinge zerspant. Dazu ist neben der fünfachsigen Fräsbearbeitung des Schaufelblattes auch das Drehen von zwei Wellenansätzen erforderlich, die das Verstellen der Schaufel im späteren Einsatz ermöglichen. »Für diese hybride Komplettbearbeitung bietet sich unsere Starrag LX 021 an, ein Bearbeitungszentrum, das auf kleine Bauteile – primär für Luftfahrttriebwerkschaufeln – ausgerichtet ist«, erklärt Markus Ess.

Die Starrag-LX-Baureihe wurde für die hochgenaue, effiziente simultane 5-Achs-Bearbeitung von Turbinenschaufeln entwickelt. Die kleinste Ausführung ist die Starrag LX 021, »die als erste Schaufelmaschine auch vernünftig drehen kann«, betont der Entwicklungsleiter. »Dazu ist sie mit einer schnelldrehenden Rundachse ausgestattet, die Drehzahlen bis zu 4.000 min-1 erreicht. Für die Komplettbearbeitung der kleinen Schaufeln mit Wellenansätzen von etwa 10 mm ist das unerlässlich.« Was die Fräsbearbeitung anbelangt, erreicht die Starrag LX 021 am freigeformten Schaufelblatt die geforderte Hochpräzision. Dafür sind nicht allein die hochwertigen Maschinen verantwortlich, sondern auch die Kompetenz bezüglich des Bearbeitungsprozesses. So kommt sowohl die von Starrag entwickelte CAM-Software RCS zum Einsatz, um die Fräsprogramme zu erzeugen, als auch eigene VHM-Fräswerkzeuge, die für optimierten Spanabtrag sorgen.

Aufgrund der zu produzierenden Jahresstückzahl errechneten die Starrag-Entwickler, sieben der Starrag LX 021-Bearbeitungszentren in das FFS integrieren zu müssen. Sie sind alle identisch ausgestattet und können die gleichen Aufgaben wahrnehmen.