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Alles inklusive für Frankreich: Tout compris – à la carte

Berthiez-RVU-Vertikal-Schleifmaschine in der Gasturbinenproduktion von General Electric

»C'est fini« hiess es bei General Electric Energy Products France zur bisher sehr aufwendigen Bearbeitung von Komponenten von Gasturbinen in mehreren Arbeitsschritten. Daher entschied sich der Konzern für die hochpräzise Komplettbearbeitung von Antriebselementen auf Schleifmaschinen Berthiez RVU 2800/250.

Die Energiewende steht und fällt mit leistungsfähigen Gasturbinen, die zum Beispiel in den neuen sauberen und effizienten Gas-und-Dampf-Kombikraftwerken zum Einsatz kommen. Entsprechend hoch fallen die Ansprüche an Anlagen zum höchstpräzisen, schwingungsarmen und zugleich sehr produktiven Zerspanen der Antriebselemente aus. Einen sehr guten Namen hat sich hier in der Energiebranche die Starrag SAS, Produktbereich Berthiez, aus Saint-Étienne mit ihren grossen vertikalen Dreh- und Schleifmaschinen gemacht. Daher stellt das Werk von GE Energy Products Europe in Bourogne (Frankreich) Gasturbinenscheiben aus Stahl und Inconel mit vier Berthiez-Werkzeugmaschinen her, die nicht nur in der Hochgenauigkeitsbearbeitung (Konzentrität und Planlauf weniger als 2,0 µm) Massstäbe setzen. Eine fünfte Maschine wird im Laufe des Jahres 2019 geliefert.

30% Produktivitätsgewinn

XXL im Visier: Sehr grosse, bis zu 20 t schwere Bauteile lassen sich auf dem Drehtisch der Berthiez RVU 2800/250 Vertikal-Schleifmaschine dank Hydrostatik auf 5 µm in Position bringen.

Nachbearbeitung passé

»Das wichtigstes Ziel beim Kauf dieser Maschinen ist die Steigerung unserer Produktionsfähigkeit«, erklärt Patrick Kaufman, Projektmanager bei GE Energy Products. »Dies erreichen wir unter anderem durch die Reduzierung der Maschinenzyklen und der Nachbearbeitungsschritte, wodurch sich unsere Qualitätskriterien schneller erfüllen lassen.«

Die neue Erfolgsformel lautet hochgenaue Komplettbearbeitung, an die GE spezielle Ansprüche stellt: »Aufgrund der besonderen Erfordernisse unserer Produkte können wir das Werkstück nicht in mehreren Arbeitsschritten immer wieder nachbearbeiten. Daher haben wir uns für eine multifunktionale Ma- schine entschieden. Sie erfüllt all unsere Bearbeitungsanforderungen. Das Werkstück muss dafür nur einmal aufgespannt werden. Ausserdem werden die strikten Anforderungen an die genauen Abmessungen eingehalten.«

Die Rede ist von den neuen Berthiez RVU 2800/250 Bearbeitungszentren, die sich für das Schleifen, Drehen, Bohren, Fräsen und Inline-Messen der bis zu 20 t schweren und grossen Bauteile (Durchmesser: max. 2.500 mm; Höhe: bis zu 1.500 mm) in einer Aufspannung eignen. Die Investition war nötig, denn seit der Anschaffung der beiden ersten Vertikal-Schleifmaschinen Berthiez RVM im Jahr 2002 haben sich die Produktionsbedingungen enorm verändert. So fallen die Werkstücke immer grösser aus, während Toleranzen hingegen immer kleiner werden. »Deshalb mussten wir einen Maschinenhersteller finden, der Widerstandsfähigkeit, Stabilität bei der Verarbeitung und Genauigkeit vereinen konnte«, betont Kaufman. »Dazu kommt ein spezielles, im Wandel begriffenes Umfeld. Wir brauchen deswegen Maschinen, die es uns ermöglichen, unsere Produkte mit möglichst geringem Investitionsaufwand weiterzuentwickeln.«

Für höchstpräzise Bearbeitung sorgt die grosse, bis zu 200 min-1 drehende Planscheibe mit 51-kW-Antrieb, hydraulischem Spannfutter und hydrostatischer Positioniereinheit, mit der sich auch sehr schwere Werkstücke mit einer Abweichung von 5 µm zentrieren lassen. Die unterschiedlichen Werkzeuge bringt ein um ±90° schwenkbarer, multifunktionaler, auf den linearen Achsen X und Z verfahrender Werkzeugkopf in Position. Eine 45-kW-Frässpindel (max. Drehzahl von 6.000 min-1) treibt die Schleifscheiben und die Bohr- und Fräswerkzeuge an.

Auf 5 µm exakt: Positionieren von tonnenschweren Werkstücken

Drehwerkzeuge und Messtaster sind separat befestigt. Einer der Hauptvorteile des Multifunktionskopfes ist die Integration von zwei komplementären und unabhängigen Aufnahmen, die jeweils eine Abrichtdiamantrolle und eine Düse tragen, die an die Form der Schleifscheibe angepasst sind. Diese beiden Anbaugeräte sind auf zwei gesteuerten Linearachsen angeordnet, die dem Verschleiss der Schleifscheibe folgen und eine kontinuierliche Abrichtung und eine effiziente Schmierung (40 bar, 300 l/min) jeder Schleifscheibe gewährleisten. Das macht das Abrichten auf einer weit entfernten Abrichtstation überflüssig. Und auch diese Arbeitserleichterung erhöht die Produktivität signifikant.

Weiterer Produktivitätsgewinn: mannlose Schichten mit dem Roboter

Um die Produktivität noch weiter zu steigern, orderte der langjährige Starrag-Stammkunde aus der Energiebranche 2015 drei weitere Berthiez RVU 2800/250 mit neuen Roboter-Werkzeugwechselsystemen, die nun mannlose Schichten ermöglichen. Diese Automatisierung hat sich positiv auf die Produktion ausgewirkt: Die Integration eines Roboters in den Werkzeuglader ermöglicht es, alle Werkzeuge in einem einzigen Lager unterzubringen. »Der grösste daraus entstandene Vorteil ist der Wegfall von Bauteilen im Vergleich zu unseren alten Drehmaschinen unter anderem mit Messstab und Gleitschiene«, berichtet Kaufman. »Ausserdem kann die Maschine grösser dimensionierte Elemente verarbeiten.« Durch den Einsatz eines Roboters statt eines Palettenwechslers benötigt das Unternehmen weniger Werkzeuge im Lager, denn es lässt sich nun ein Werkzeug für verschiedene Einsatzzwecke nutzen. »Dadurch konnten wir unsere Kosten erheblich reduzieren. Heute glauben wir, dass wir in dieser Hinsicht noch weiter gehen könnten.« Alles in allem rechnet der Experte mit einem Produktivitätsgewinn von rund 30 %.

Der Roboter hat direkten Zugriff auf sieben Paletten sowie auf 78 Dreh-, Bohr- und Fräswerkzeuge. Jede Palette besteht aus der Schleifscheibe und ihrer Abrichtrolle und ihrer Düse, die beide an die Form der Schleifscheibe angepasst sind. Er wählt das jeweils nötige Tool oder Schleifsystem und bringt es direkt am Werkzeugkopf an. Die Bedienung und Programmierung erleichtert eine digitale Steuerung (Siemens Sinumerik 840 D sl) mit der Berthigrind-Bedienoberfläche von Starrag, die auch die speziellen Features des neuen Roboterwechselsystems berücksichtigt. Sie ist das digitale i-Tüpfelchen auf einem in Richtung Industrie 4.0 erweiterten Erfolgsmodell. Es passt gut zur Strategie des grossen Energiekonzerns, der laut Kaufman »kontinuierlich auf der Suche nach neuen, leistungsstarken Technologien ist, die sich an verschiedene Prozesse anpassen können, sodass die Qualität unserer Produkte immer besser wird.«