Horizontalbearbeitung Große Strukturbauteile um 50 % schneller bearbeiten

Autor / Redakteur: Sabrina Heck / Mag. Victoria Sonnenberg

Hohe Spindelleistung, langfristige Zuverlässigkeit, kompaktes Maschinendesign und die Flexibilität, alle großen Strukturbauteile effizient mit einer einzigen Maschine zu bearbeiten, überzeugten einen Flugzeughersteller, ein Fünf-Achs-Horizontalbearbeitungszentrum in seine Produktion zu integrieren.

Firmen zum Thema

Mit der neuen Flügelstruktur aus gefrästen, massiven Panels entsteht ein fest eingebauter Treibstofftank mit mehr Kapazität.
Mit der neuen Flügelstruktur aus gefrästen, massiven Panels entsteht ein fest eingebauter Treibstofftank mit mehr Kapazität.
(Bild: Aircraft Industries)

Der tschechische Flugzeughersteller Aircraft Industries ist nicht wie jeder andere, denn er vereint all seine Kompetenzen und Prozesse „unter einem Dach”. Von der Konstruktion über Aluminiumblechumformung, Stahlumformung, zerspanende Bearbeitung, Schweißarbeiten und Nieten bis hin zu Oberflächenbehandlung, Härtung, Lackierung, Messung, Montage sowie Tests oder Überholung: Für die Herstellung ihres eigenen Flugzeugs – des L 410 Twin Turboprop Commuter Aircraft, welches sich auch für schwierigste Flugbedingungen eignet – deckt die Firma den gesamten Prozess vom Rohmaterial bis zum fertigen Flugzeug vollständig ab. Aircraft Industries hat sich dafür entschieden, den deutschen Werkzeugmaschinenbauer Handtmann zu integrieren. Mit dem Horizontalbearbeitungszentrum HBZ Aerocell spielt Handtmann eine wichtige Rolle in der Produktion der L 410 und der Lohnfertigung für andere OEMs und internationale Flugzeugprogramme.

Im Durchschnitt werden zehn Flugzeuge/Jahr produziert

Mit knapp 1000 Angestellten fertigt Aircraft Industries pro Jahr durchschnittlich zehn Flugzeuge. Bis heute wurden mehr als 1200 Flugzeuge der L-410-Serie hergestellt. Seitdem 1969 die erste L 410 ihren Testflug machte, läuft die Produktion ununterbrochen. Heute sind mehr als 350 Flugzeuge vom Typ L 410 in über 50 Ländern weltweit in Betrieb. Seit Gründung des Unternehmens im Jahre 1936 wurden mehr als 8000 Flugzeuge verschiedenster Art in Kunovice produziert.

Bildergalerie
Bildergalerie mit 10 Bildern

Heute ist Aircraft Industries nicht nur der einzige Hersteller kleiner Personentransportflugzeuge in Tschechien, sondern auch ein führender Zulieferer von Strukturbauteilen für andere Flugzeugprogramme. Know-how, eine große Produktionskapazität sowie die Qualität und das Niveau ihrer Technologie: Dies alles ermöglicht es Aircraft Industries, neben der Herstellung seiner eigenen Flugzeugteile auch Teile für andere führende Flugzeughersteller und -zulieferer, wie beispielsweise GKN Aerospace Transparency Systems („leading edge slots“ für die Flügel des Boeing 787 Dreamliner und die „engine air intakes“ für Casa CN - 235 Aircraft), zu fertigen. Durch eine erhebliche Modernisierung des Maschinenparks konnte Aircraft Industries seine Kapazität für Lohnfertigung maßgeblich steigern, sodass das Unternehmen mit seiner Fertigungsexpertise auch anderen namhaften Partnern aus der Luftfahrtindustrie zu Verfügung steht.

Ein Flugzeug, auch für schwierigste Bedingungen prädestiniert

Die Standardversion der L 410 UVP-E20 ist in erster Linie für 19 Passagiere konzipiert, wird aber auch für Fracht, den Luftrettungsdienst, Fallschirmsprünge, Meeresüberwachung, photogrammetrische Scans und vieles mehr eingesetzt. Die Zielmärkte der Firma ergeben sich aus den Besonderheiten des Flugzeugs: Alle kleinen, unbefestigten Flugplätze mit schwierigen Start- und Landeverhältnissen sowie Regionen mit schlechten klimatischen Bedingungen sind prädestinierte Einsatzgebiete für die L 410. Das zweimotorige Turboprop-Flugzeug L 410 wurde für Kurzstreckentransporte von abgelegenen und eher unterentwickelten Gebieten in größere Städte entwickelt und fliegt auf einer Maximalhöhe von 4000 m. Eine weitere Besonderheit des Flugzeugs ist, dass es mit kurzen Start- und Landebahnen zurechtkommt. Zudem ist es in der Lage, zuverlässig unter extremsten klimatischen Bedingungen von -50 bis zu 50 °C zu operieren. Ein interessantes Beispiel für schwierige Start- und Landebedingungen ist der Lukla Airport in Nepal, welcher mit zwei L 410 UVP-E20 von Aircraft Industries ausgestattet ist. Der Flugplatz befindet sich in 2847 m Höhe und die Landebahn ist mit einer Neigung von 12 % gerade einmal 527 m lang. Flugzeuge müssen hinter einer 600 m tiefen Schlucht am Anfang der Rollbahn bergwärts fliegen. Dies macht kurze Abflug- und Landedistanzen unabdingbar.

Geringerer Treibstoffverbrauch und höhere Reisegeschwindigkeit

Die L 410 bietet nicht nur den geräumigsten Flugzeugrumpf in ihrer Kategorie, sondern durch die vielseitigen Einsatzmöglichkeiten außerdem weitere entscheidende Wettbewerbsvorteile. Die Herstellung von mehr als 1200 Flugzeugen seit Produktionsstart 1969 spricht für sich. Mit der L 410 NG, welche offiziell auf der ILA Berlin 2016 und der MAKS 2015 präsentiert wurde, hat Aircraft Industries das aktuelle Modell (L 410 UVP-E20) nun weiterentwickelt.

Der Beginn der Serienproduktion der „NG“ (= New Generation) ist für 2018 geplant, wobei bereits erste Aufträge verzeichnet wurden. Die wichtigsten Neuerungen umfassen mehr Raum für Gepäck, eine höhere maximale Traglast, höhere Reisegeschwindigkeit (jetzt bis zu 417 km/h TAS), geringeren Treibstoffverbrauch, größere Reichweite (von derzeit 1520 auf zukünftig 2630 km) sowie eine längere Flugdauer (von 5,1 auf zukünftig 10 Stunden), weniger Propellerlärm und insbesondere die signifikante Erhöhung der Treibstoffkapazität. „Die neue Flügelstruktur besteht aus gefrästen, massiven „wing panels“ statt wie zuvor aus genieteten Einzelteilen. Sie enthält einen fest eingebauten Treibstofftank mit deutlich höherer Treibstoffkapazität. „Damit können wir unseren Kunden im Vergleich zum alten Flugzeugdesign noch mehr Nutzen bieten”, erklärt Antonín Michalec aus der Lohnfertigung. Das derzeitige Flugzeug sieht 1300 kg Treibstoff vor, wohingegen das neue Flügeldesign eine Treibstoffkapazität von insgesamt 2260 kg ermöglichen wird. Die wesentlichen Veränderungen betreffen die zentralen Strukturbauteile der Flügel; Dies war ausschlaggebend für den Neumaschinenbedarf bei Aircraft Industries – womit an dieser Stelle auch der Name Handtmann ins Spiel kommt.

Eine Maschine für alle großen Strukturbauteile

Mit der neuen Generation der L 410 nimmt der Anteil an gefrästen Aluminiumteilen signifikant zu und deutlich größere Teile, wie das circa 6300 mm × 1000 mm große „wing panel“, werden in die Flügelstruktur integriert. Die Tatsache, dass alle gefrästen Teile für die L 410 NG unter dem Dach von Aircraft Industries produziert werden, zeigt die umfangreichen Fertigungsmöglichkeiten des Herstellers. Um sich auf diese Menge an gefrästen Teilen vorzubereiten, galt es für Aircraft Industries eine Maschine zu beschaffen, die produktiv und mit wenig Platzbedarf die große Vielfalt an Strukturbauteilen realisieren kann. „Wir waren auf der Suche nach einer Maschine für alle großen Strukturbauteile. Die Maschine sollte 20 Teile unterschiedlichster Art und Maße bearbeiten: von kleinen ‚ribs‘ bis hin zu dem über 6 m langen ‚wing panel‘, das aus einem massiven Aluminiumblock gefertigt die Flügelstruktur bildet. Flexibilität und Produktivität waren die Schlüsselwörter beim Kaufprozess”, so Oldřich Zich (NC-Programmierer und seit 35 Jahren Angestellter bei Aircraft Industries), der beim Entscheidungsprozess von Beginn an dabei war. Außerdem „war das horizontale Konzept eine Grundvoraussetzung an die neue Maschine. Mit dem Ziel kurzer Zykluszeiten und guter Oberflächenqualität zugleich erfordern Aerospace-Strukturbauteile maximale Zerspanraten. Nirgendwo sind das Späne- und Kühlmittelmanagement sowie Werkzeugstandzeiten besser als in der Horizontalbearbeitung.”

High-Speed-Spindel ideal für Schruppbearbeitungen

Das Handtmann-Fünf-Achs-Horizontalbearbeitungszentrum HBZ Aerocell 700/200 war somit die perfekte Lösung. Die Palettengröße von 7000 mm Länge und 2000 mm Breite und die Verfahrwege von 7800/2050/700 mm (X/Y/Z) eignen sich optimal für die geplanten Teile. Die High-Speed-Spindel der Maschine mit einer Leistung von maximal 156 kW und Drehzahlen von 30.000 min-1 – ideal für Schruppbearbeitungen – sowie das integrierte Palettenwechselsystem erfüllen weitere grundlegende Anforderungen seitens Aircraft Industries. Verfahrgeschwindigkeiten von 80 m/min in den Linearachsen und die Beschleunigung von 7 m/s² ermöglichen die erforderliche Dynamik. Laut Zich war der Aufbau der HBZ Aerocell, der für langfristige Stabilität und Verlässlichkeit spricht, einer der entscheidenden Vorteile gegenüber Wettbewerbsmaschinen. Neben den Eigenschaften der Maschine waren für Aircraft Industries auch die persönliche Beziehung und Vertrauen zueinander von hoher Priorität. „Mit Handtmann hatten wir von Anfang an das Gefühl, einen strategischen Partner zu haben”, so Zich weiter. „Seit Installation der Maschine vor fast zwei Jahren pflegen wir auch heute noch eine gute Zusammenarbeit und ein einzigartiges Vertrauensverhältnis.” Schnelle Hilfe bei technischen Fragen, kurze Reaktionszeiten, Verlässlichkeit sowie Ersatzteilverfügbarkeit werden dabei seitens Aircraft Industries besonders geschätzt.

Seit Anfang 2015 bearbeitet Aircraft Industries alle Strukturbauteile mit der Handtmann HBZ Aerocell. Die Maschinenauslastung wird zwar mit dem Start der Serienproduktion der L 410 NG ansteigen, es bleibt jedoch immer noch ausreichend freie Kapazität für Aufträge im Bereich der Lohnfertigung. Auch wenn sich Aircraft Industries derzeit noch auf die Serienproduktion vorbereitet, konnten schon jetzt beeindruckende Bearbeitungszeiten im Vergleich zu verschiedensten Fünf-Achs-​Vertikalbearbeitungszentren erzielt werden. Die Bearbeitungszeit von „bogie beams“ (Maße zirka 3300 mm × 200 mm) ging nicht nur mit etwa 50 % von 40 auf 20 Stunden zurück, auch die Anzahl der Folgearbeiten konnte deutlich reduziert werden; für das „bottom wing panel“ (Maße knapp 6300 mm × 1000 mm) erreichte Aircraft Industries mit der HBZ Aerocell eine Reduzierung der Bearbeitungszeit von 100 auf 30 Stunden und für die „upper wing panels“ (Maße knapp 3000 mm × 1200 mm) eine Verkürzung von 80 auf 25 Stunden. Die Bearbeitungszeit für Rumpfsegmente mit einer Länge von circa 2000 mm ging mit knapp 45 % auf 9 Stunden zurück; auch hier konnten Folgearbeiten reduziert werden.

Geschwindigkeit der Maschine als Alleinstellungsmerkmal

Nicht nur der Rückgang der Bearbeitungszeit und die leistungsstarke Spindel überzeugen den Handtmann-Kunden. Jiří Urminský, der die HBZ Aerocell während des Testfräsens und in der Vorbereitung auf die Serienproduktion bedient, hebt besonders die Geschwindigkeit der Maschine hervor, welche deutlich höher als bei anderen Maschinen auf dem Markt sei. Sogar die Geschwindigkeit des Späneförderers, der die große Menge an Spänen aus dem Arbeitsbereich transportiert, sei unvergleichlich hoch. Für das Handling der Spänemengen wurde eine extra große Spänebrikettieranlage installiert. Trotz der Komplexität und der fortgeschrittenen Technologie der Maschine ist sie „leicht bedienbar”, so Urminský. Die Schulungen im Vorfeld waren „umfangreich und tiefgehend. Wenn heute noch ein Problem auftritt machen es Fernwartung und schneller Support durch den Service bei Handtmann sehr leicht, die Maschine schnell wieder zum Laufen zu bringen.”

Um seine Strategie weiterzuverfolgen, die Produktion der Teile im eigenen Unternehmen zu halten, plant Aircraft Industries weitere Maschineninvestitionen. MM

* Sabrina Heck ist Marketing Manager der Handtmann A-Punkt Automation GmbH in 88255 Baienfurt, Tel. (07 51) 5 07 97 54, sabrina.heck@handtmann.de

(ID:44533555)