Aerospace

TTL investiert in Heckert X50 für anspruchsvolle Triebwerkskomponenten

Für ein Unternehmen, das seinen Ruf nahezu ausschließ- lich auf Software aufgebaut hat, wirkt die Investition in ein 5-Achs-Bearbeitungszentrum Heckert X50 auf den ersten Blick wie ein strategischer Kurswechsel. Für TTL, den in Bucking- hamshire ansässigen Spezialisten für adaptive Bearbeitung und digitale Fertigung, ist sie jedoch der konsequente nächste Schritt: Kunden vertrauen dem Spezialisten heute Projekte an, bei denen einzelne Bauteile Werte im sechsstelligen Bereich erreichen können.

Das 1987 gegründete Unternehmen mit Sitz nahe Aylesbury beschäftigt sich seit fast 40 Jahren mit den anspruchsvollen Prozessschritten zwischen CAD-Modell und fertigem Bauteil. TTL entwickelt kundenspezifische CAD/CAM/CNC-Lösungen auf Basis von Siemens-Technologie und ist auf adaptive Bearbeitung, digitale Zwillinge sowie prozessintegrierte Kontrolle spezialisiert. Zum Kundenkreis zählen Hersteller aus den Bereichen Flugtriebwerke, Verteidigung, Nukleartechnik, Medizintechnik und Präzisionsfertigung weltweit. Rund 85 % der Kundenbasis befinden sich außerhalb Großbritanniens. Seit mehr als 15 Jahren gehört TTL zur Starrag-Gruppe, agiert aber weiterhin eigenständig mit eigener Struktur und IT-Systemen. »TTL ist eine unabhängige Geschäftseinheit, die sich ausschließlich mit Software befasst. Unsere Lösungen basieren vollständig auf Siemens NX und adaptiver Bearbeitung«, sagt Simon Rogers, Vice President bei TTL. Im Dezember nimmt das Unternehmen ein horizontales Heckert X50 5-Achs-Fräs-/ Dreh-Bearbeitungszentrum von Starrag in Betrieb – die sechste Maschine am Standort Haddenham und zugleich die erste, die TTL von der eigenen Muttergesellschaft erwirbt.

Der Grund für die Investition

»Bei Strahltriebwerkskomponenten, der Reparatur von HPC-Schaufeln und der Instandsetzung von Blisks besitzen wir umfassende Erfahrung. Deshalb mussten wir in die beste verfügbare Technologie investieren – und die Wahl fiel auf eine Maschine von Starrag. Die Heckert X50 mit Fräs-/Drehfunktionalität wird noch in diesem Jahr in unserem Werk installiert. Gekauft wurde sie nicht, weil wir Teil der Starrag sind, sondern aufgrund ihrer technischen Leistungsfähigkeit und weil ein großer Teil unserer internationalen Kunden schon auf Starrag- Technologie setzt.« Ausschlaggebend war der steigende Wert der Komponenten, deren Bearbeitung Kunden TTL anvertrauen. Die Automatisierung der Reparatur einer einzelnen Schaufel stellt bereits einen bedeutenden wirtschaftlichen Nutzen dar; bei einem integrierten Schaufelrotor geht es jedoch um eine völlig andere Größenordnung. »Bei reparierten Einzelkomponenten kann es sich beispielsweise um ein Bauteil im Wert von 500 Dollar handeln, dessen Bearbeitungskosten bei 1.500 Dollar liegen. Bei komplexen integrierten Schaufelrotoren – IBRs oder Blisks – steigen diese Werte aber schnell um den Faktor zehn und können 50.000 bis 150.000 Dollar erreichen. Die Reparatur solcher Komponenten mit unserer Technologie und der Heckert X50 zu automatisieren, bietet einen erheblichen kommerziellen Vorteil«, erklärt Paul Whistance, Finance Director bei TTL.  Ein wesentlicher Faktor bei der Kaufentscheidung war die Anforderung, adaptive Bearbeitungsprozesse maschinenübergreifend für ein bedeutendes US-Verteidigungsprogramm zu entwickeln. Dabei ist TTL gemeinsam mit Starrag als Prozess- und Softwarepartner eingebunden. Das Programm setzt langfristig und in beträchtlichem Umfang auf die Heckert X50. Durch den Erwerb derselben Maschine kann TTL Kundenprozesse in Haddenham entwickeln, prüfen und optimieren – statt diese Arbeiten an internationalen Kundenstandorten durchführen zu müssen.

» Reparaturen mit unserer Technologie und der Heckert X50 zu automatisieren, bietet einen erheblichen kommerziellen Vorteil.« Paul Whistance, Finance Director, TTL

Die Lücke im Maschinenpark

Die fünf bestehenden Maschinen von TTL sind kleine bis mittelgroße 5-Achs-Maschinensysteme, die außerhalb der Gruppe beschafft wurden, um Reparaturaufgaben an Bauteilen mit geringerem Wert abzudecken. Zugleich kommen unterschiedliche CNC-Steuerungssysteme zum Einsatz. Mit zunehmendem Bauteilwert und steigender Komplexität stößt diese installierte Basis nun an ihre Grenzen. »Historisch haben wir uns für Maschinen außerhalb der Gruppe entschieden, weil unsere Kunden kostengünstigere, einsteigerorientierte Mehrachsmaschinen benötigten«, sagt Simon Rogers. »Die Reparatur eines 500-Dollar-Teils stellt eine ganz andere wirtschaftliche Ausgangslage dar als die Wiederaufarbeitung oder Fertigung höherwertiger Komponenten. Genau hier entstand unser Bedarf an Starrag-Maschinen. Die wirtschaftliche Logik führt uns zur Technologie – und wenn unsere eigene Technologie leistungsfähiger wird, müssen wir uns auch in Richtung leistungsfähigerer Maschinen entwickeln.«

Die Maschine

Die Heckert X50 ist ein horizontales Bearbeitungszentrum mit Schwentisch. Sie zeichnet sich durch kurze Kraftflüsse, hohe strukturelle Steifigkeit und vollständige 5-Seiten-Bearbeitung in einer Aufspannung aus – einschließlich Drehbearbeitung. Für TTL ist die Schwenktischanordnung das zentrale Merkmal der Maschine. »Mit dieser Maschine können wir die Komponenten bewegen – ein enormer Vorteil für die Dynamik«, erläutert Simon Rogers. »Die Geschwindigkeit, mit der wir die Werkzeugspitze an einem Bauteil, etwa einer Tragfläche, im Eingriff halten können, verbessert sich erheblich. Zudem erreichen wir nahezu doppelt so große Durchmesser wie auf unseren anderen Maschinen. Das ist für TTL von großer Bedeutung.« Darüber hinaus ermöglicht die Maschine eine deutlich größere Bauteilhöhe und erschließt damit mittelgroße Gehäuse, die TTL bislang nicht bearbeiten konnte – einschließlich der Flansche und Anschlüsse, die bei der Wiederaufarbeitung von Gehäusen eine Rolle spielen.  »Die Maschine verfügt über eine Motorspindel mit 18.000 min-¹, 5-Achs-Fräs- und Drehfunktionalität sowie die Möglichkeit, diese Fähigkeiten vollständig auszuschöpfen. Hinzu kommen die Option zur Aufnahme eines Winkelkopfs und die Prozesssicherheit durch Hybridlager – genau das macht sie zur idealen Maschine. Sie bietet sehr hohe Präzision, außergewöhnliche Schwingungskontrolle und eine Dynamik, die in dieser Form kaum zu erreichen ist. Darum haben wir unsfür sie entschieden. Wir sind überzeugt, dass ihre Fähigkeiten deutlich über das hinausgehen, was andere Maschinen leisten können.« Ausgestattet ist die Maschine mit der neuesten Siemens-Sinumerik-Steuerung – ein entscheidender Aspekt für ein Unter- nehmen, dessen gesamtes Toolset auf Siemens-Technologie basiert. TTL kann damit Prozesse durchgängig entwickeln und validieren: von der CAM-Umgebung bis zur Steuerung, auf der der Prozess später in der Kundenfertigung läuft.

Der Nutzen

Die Arbeit von TTL lässt sich typischerweise in zwei Bereiche gliedern. Der erste betrifft die Neuteilfertigung aus Gussteilen und Schmiedeteilen, bei der die Herausforderung in der Best-Fit-Ausrichtung in sechs Freiheitsgraden liegt. Der zweite ist der MRO-Bereich, in dem das reale Bauteil nicht mehr exakt dem ursprünglichen CAD-Modell entspricht. »Bauteile im Einsatz haben naturgemäß nicht mehr genau die Form, die sie bei ihrer konstruktiven Auslegung hatten; sie entsprechen also nicht mehr dem CAD-Modell«, erklärt Simon Rogers. »Hier müssen wir Abweichungen oder Formänderungen kompensieren, die durch Belastung oder thermische Einflüsse entstanden sind. Dafür nutzen wir einen automatisierten Mess-Workflow, der Scan- und Messtasterdaten erfassen und verarbeiten kann. Auf Basis der Messung berechnet die Software automatisch die neue CAD-Modellform, erzeugt neue Werkzeugwege, neuen Postprozessor-Code, eine neue Simulation und schließlich den neuen G-Code, mit dem das Bauteil zuverlässig bearbeitet werden kann. Der wesentliche Vorteil ist der Wegfall manueller Nacharbeit.« »Vereinfacht gesagt: Man kann nur bis zu einem bestimmten Punkt bearbeiten und muss dann stoppen, andernfalls würde das Bauteil Ausschuss. Deswegen bleibt Material stehen, was zu hohen Übergängen oder großen Aufmaßen führt. Anschließend ist man auf manuelles Verschleifen oder Fräsen mit Schleifstiften angewiesen – mit entsprechenden ergonomischen Belastungen bis hin zu RSI-Risiken. Hinzu kommen Herausforderungen im Bereich Arbeitssicherheit, insbesondere beim Polieren und Schleifen von Inconel und Titan. Einige unserer Kunden setzen die Technologie bereits ein und benötigen für die Wiederinbetriebnahme ihrer Produkte keine manuellen Nacharbeitsprozesse mehr. Das ist ein erheblicher Vorteil.«

Die passende Lösung

Die X50 ist die kleinste Maschine der Heckert-X-Baureihe – und gerade deshalb passt sie zu TTL: Das Unternehmen agiert als Entwicklungs- und Turnkey-Spezialist, nicht als klassischer Lohnfertiger, und besitzt einen entsprechend dimensionierten Standort. »TTL ist durch die Größe seines Gebäudes räumlich begrenzt, daher setzen wir normalerweise kleine bis mittelgroße Maschinen ein«, sagt Simon Rogers. »Für uns ist die Heckert X50 am Standort schon eine große Maschine. Gleichzeitig ermöglicht sie uns die Bearbeitung mittelgroßer Gasturbinenkomponenten, da sie je nach Konfiguration über einen großen Schwenkbereich verfügt. Geht es um ein Kundenprogramm, können wir uns sehr schnell bei den größeren Bauteiltypen auf eine X70 oder X90 ausrichten.« Diese Skalierbarkeit ist maßgeblich: Prozesse, die sich auf der Heckert X50 in Haddenham bewährt haben, lassen sich direkt auf größere Maschinen derselben Baureihe an Kundenstandorten übertragen. Zugleich dient die Maschine als Prüfstand für die Bearbeitung schwer zerspanbarer Werkstoffe. »Diese Entscheidung wurde nicht allein von TTL getroffen, sondern auch von Kunden«, so Simon Rogers. »Wir orientieren uns daran, wofür sich die Endanwender entscheiden. Sie haben Starrag auf Grundlage von Zerspanungsversuchen,  Bewertungen und Spezifikationen gewählt – und in diesem Fall stimme ich ihnen zu.«

Der größere Zusammenhang

Der Auftrag steht zugleich für einen umfassenderen Wandel in der Beziehung von TTL zur Muttergesellschaft. »Vor fünf Jahren lagen mehr als 95 % unseres Geschäfts außerhalb der Starrag, heute sind es 50 %«, betont Simon Rogers. Viele globale Zielkunden von Starrag in den Bereichen Luft- und Raumfahrt, Marine, Verteidigung, Nukleartechnik, Medizintechnik und Luxusgüter standardisieren auf Siemens NX. Genau hier wird die Expertise von TTL in der Anwendung dieser Technologie zu einem Türöffner für Kundenbeziehungen der Starrag innerhalb der kompletten Gruppe. Die Heckert X50 wird zudem als Vorführmaschine dienen. Starrag UK wird sie für Demonstrationen und Kundenbesuche zugänglich machen und potenziellen Käufern so die Möglichkeit geben, die Heckert X50 in realen Aerospace-Prozessen zu erleben – nicht nur bei Musterzerspanungen. »Wir nutzen unsere Fähigkeiten, unsere Erfahrung und unser Engineering-Know-how, um Probleme zu lösen, die andere nicht lösen können. Durch den lokalen Zugang zu diesen Maschinen können wir sowohl unsere eigene Leistungsfähigkeit als auch die der gesamten Gruppe steigern und das Geschäft auf die nächste Stufe heben. Wir verfügen nun intern über dieses Fachwissen und können als Kompetenzzentrum agieren, um das Potenzial dieser Maschine besser auszuschöpfen als jeder andere«, resümiert Simon Rogers. Die Heckert X50 wird im Dezember in Haddenham eintreffen – rechtzeitig vor dem 40-jährigen Bestehen von TTL im Jahr 2027.