Das stufenweise Modernisierungsprogramm wurde von Starrag für ein Unternehmen umgesetzt, das sicherheitskritische Komponenten für die Luft- und Raumfahrt produziert. Während eine Maschine weiterhin in Produktion blieb, wurde die andere bis auf die Grundstruktur zurückgebaut und neu aufgebaut. Nachdem die erste Maschine erfolgreich wieder in Betrieb genommen war, wurde der Prozess umgekehrt. Beide Droop+Rein-FOGS-Maschinen wurden termingerecht und im Budgetrahmen übergeben. Für diesen Kunden sprach die Wirtschaftlichkeit eindeutig für eine Modernisierung, da die Maschinenstrukturen mechanisch intakt und komplett in eine hochoptimierte Fertigungszelle integriert waren. Das Projekt wurde kostengünstig abgeschlossen und vermied zugleich die deutlich längeren Vorlaufzeiten, die mit der Inbetriebnahme einer neuen Großwerkzeugmaschine verbunden gewesen wären. »Die Maschine war lediglich sieben Monate außer Betrieb. Der Kauf einer neuen Maschine hätte dagegen rund zwei Jahre gedauert. Das ist eine enorme Kosteneinsparung«, sagt Stephen Barclay, Service Manager bei Starrag USA. Was der Kunde letztendlich erhielt, war nicht einfach nur eine aufgestockte Version dessen, was er vorher schon hatte. Beide Maschinen wurden mit einer vollständig neuen elektrischen Infrastruktur, einer Siemens-CNC-Steuerung der neuesten Generation, aktuellen Antrieben und Motoren, volumetrischer Kompensation über den gesamten Arbeitsraum sowie sensorgestützter Datenerfassung für die vorausschauende Instandhaltung zurückgegeben. Die Modernisierung steigerte Zuverlässigkeit, Leistungsfähigkeit, Funktionalität und Transparenz, ohne den Fertigungsprozess zu verändern, auf den der Kunde angewiesen ist. Die 5-Achs-Portalmaschinen Droop+Rein FOGS wurden ursprünglich 2004 beziehungsweise 2011 installiert. »Zur Einordnung: Die Maschinen sind 16 Meter lang, 6 Meter breit und 2,5 Meter hoch. Sie sind darauf ausgelegt, sehr große Flugzeug- und Rumpfbauteile mit äußerst hoher Präzision zu bearbeiten«, erörtert Stephen Barclay, der das Programm leitete und mit den Starrag-Engineering-Teams in Deutschland koordinierte. 

In dieser Größenordnung wird Präzision nicht mehr linear, sondern volumetrisch betrachtet. »Ziel ist es, die Spitze des Schneidwerkzeugs, das sich in einer 5-Achs-Umgebung bewegt, an jeder Stelle des Arbeitsraums innerhalb einer 55-Mikrometer-Kugel zu positionieren«, erläutert Stephen Barclay. Beide Maschinen haben diese Präzision – oder sogar bessere Werte – über mehr als 15 Jahre kontinuierlicher 24/7-Produktion hinweg gehalten.

Die anspruchsvollste Spezifikation war nicht Geschwindigkeit oder Genauigkeit, sondern Kontinuität. »Der Kunde wollte Produktionsunterbrechungen und internen Requalifizierungsaufwand minimieren«, sagt Stephen Barclay. »Jede wesentliche Änderung an der Produktionsplattform hätte umfangreiche Prozessvalidierungen, Programmierarbeiten und Qualifizierungen erforderlich gemacht. Eine zentrale Vorgabe lautete daher: Die Maschine musste alle bestehenden Programme ausführen, sämtliche vorhandenen Werkzeuge nutzen und sich nahtlos in die etablierte Produktionsumgebung integrieren lassen. Indem wir die bewährte Maschinenarchitektur beibehielten und zugleich die Technologieplattform aktualisierten, konnten wir validierte Fertigungsprozesse erhalten und betriebliche Störungen auf ein Minimum reduzieren.« In der Luft- und Raumfahrt ist das nicht bloß eine Frage der Effizienz, sondern eine Compliance-Anforderung. »Flugzeugteile sind vergleichbar mit Medizinteilen. Man kann nicht einfach beschließen, sie anders herzustellen. Jede Komponente ist serialisiert. Der Fertigungsprozess ist geprüft und streng kontrolliert«, so Stephen Barclay. 

Dieses Prinzip prägte den technischen Umfang. Installiert wurden ein vollständig neuer Schaltschrank sowie alle Kabel, Sensoren und Antriebsmodule. Die Antriebsmotoren wurden durch Siemens-Einheiten der neuesten Generation ersetzt – physisch kleiner, bei gleicher Leistung und deutlich energieeffizienter, insbesondere im 24/7-Betrieb von zwei 16-Meter-Maschinen.

Die CNC wurde auf die neueste Siemens-Plattform umgestellt. Damit wurde nicht nur das Supportproblem gelöst, das das Projekt ausgelöst hatte; zugleich hielten aktuelle Sinumerik-Motion-Control-Pakete wie MDynamics und Engineered Motion Control Einzug. Spindeln und andere zentrale mechanische Komponenten blieben bewusst unverändert. »Es war die Entscheidung des Kunden, die Spindeln nicht durch eine andere Konstruktion zu ersetzen«, erklärt Stephen Barclay. »Stattdessen sollten sie gegen überholte und instand gesetzte Versionen getauscht werden. So blieben die kritischen mechanischen Komponenten in gutem Zustand, ohne Änderungen einzuführen, die den Prozess hätten beeinflussen können.« 

Ein Upgrade ging über den ursprünglichen Projektumfang hinaus: Beide Maschinen wurden vom Starrag-Standard-Kinematic-Management-System (KMS) auf das weiterentwickelte Volumetric Compensation System (VCS) von Starrag umgestellt. Dieses korrigiert geometrische Abweichungen über das gesamte Arbeitsvolumen hinweg direkt innerhalb der CNC, statt ausschließlich auf mechanische Genauigkeit zu setzen. Zu den Vorteilen zählen eine verbesserte Positionierung der Werkzeugspitze bei voll interpolierten 5-Achs-Bewegungen sowie eine höhere Oberflächenqualität. Dies übertrifft den Standard »gleichwertige oder bessere Leistung«, den Starrag vertraglich erreichen sollte.