Multitalent Hybridmaschine spart Bearbeitungskosten

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Fehlerhafte Bereiche werden durch Fräsen entfernt

Als erstes werden fehlerhafte Bereiche durch Fräsen entfernt, um eine gute Oberfläche für das Laserauftragschweißen zu generieren. Auf diese Flächen wird dann mithilfe der eingewechselten Lasereinheit das Material in Pulverform aufgeschweißt. Dazu kann die ganz normale CNC der Fräsmaschine genutzt werden. Die nach dem Schweißen entstandene Geometrie kann nun noch einmal vermessen werden. Anhand dieser Daten wird das Fräsprogramm für die Fertigbearbeitung erstellt. Damit ist die Schaufel geometrisch fertig. Einige Anwendungen erfordern noch ein Polieren der reparierten Bereiche. Dies kann mit einem ebenfalls über die normale Werkzeugschnittstelle einwechselbaren Polierwerkzeug durchgeführt werden. Bild 4 stellt die einzelnen Schritte schematisch dar.

Gesamte Durchlaufzeit lässt sich im Schnitt um 17 % reduzieren

Allein durch die Verringerung der Liegezeiten der Bauteile zwischen den einzelnen Bearbeitungsoperationen lässt sich die gesamte Durchlaufzeit durchschnittlich um 17 % reduzieren. Dazu entsteht auch ein Prozess, der komplett automatisiert, dokumentiert und nachvollziehbar ist. Somit lässt sich gerade für die Luftfahrtindustrie die dringend benötigte Prozesswiederholbarkeit sicherstellen. Weil bisher sehr viele Prozessschritte manuell durchgeführt wurden, gibt es immer Probleme durch die schlechte Wiederholbarkeit, die Qualitätsschwankungen, hohe Ausschussraten, sehr hohe Nacharbeitskosten und sehr hohe Gesamtkosten. Diese Probleme kann man mit der HSTM Hybrid und dem damit automatisierten Prozess eliminieren.

Durch den in die Maschine einwechselbaren Laser sind natürlich die gesamten Einsatzfelder der Bearbeitungen mit Lasern nun in der HSTM Hybrid möglich. Das sind zum Beispiel Verfahren wie Laserhärten oder Bauteilbeschriftung mit Lasern oder Ähnliches. Darüber hinaus können Bauteile gezielt verstärkt werden. Das bedeutet, in Zonen mit Verschleiß können höherwertige Materialien mit sehr kleinen Schichtdicken aufgetragen werden. Betrachtet man etwa Zahnräder in Getrieben, treten dort immer ähnliche Verschleißbilder auf, die sich teilweise auch berechnen lassen.

In Bereichen mit sehr hoher Belastung wird gezielt Material aufgetragen

Mithilfe der Hybridmaschine ist man nun in der Lage, in den Bereichen mit sehr hoher Belastung gezielt ein anderes Material aufzutragen und somit das Bauteil wesentlich widerstandfähiger zu machen. Dazu muss das Werkstück die Maschine nicht verlassen und keinem anderen Prozess zugeführt werden, was bisher immer eines der Haupthindernisse für solche Anwendungen war. Durch die hohe Positioniergenauigkeit der Fräsmaschine und die sehr gute Steuerbarkeit des Lasers können diese Verschleißschutzschichten sehr gezielt und sehr dünn aufgetragen werden, sodass keine geometrische Änderung des Werkstücks notwendig ist. Damit werden Verstärkungen oder Verschleißschutz gezielt in den Bereichen aufgetragen, wo sie notwendig sind, ohne dass das Werkstück geändert oder der Fertigungsprozess umgestellt werden muss.

Für den Hersteller von zerspanenden Werkzeugmaschinen ist es ein absolutes Novum, sich mit dem Auftragen von Material zu beschäftigen. Bisher war die Aufgabenstellung immer, wie das vorhandene Material möglichst schnell entfernt werden kann. Das führt dazu, dass bei einigen Bauteilen, wie speziellen Turbinenschaufeln, über 70 % des Rohmaterials zerspant werden. Das verursacht einen sehr hohen Aufwand und gleichzeitig hohe Kosten. Dies kann vermieden werden, wenn einzelne Elemente aufgetragen werden.

Der zu spanende Anteil ist dreimal so groß wie der aufzutragende

Neben dem bisherigen Zerspanen eines Flanschbauteils (subtraktives Verfahren) gibt es jetzt auch die Möglichkeit, die Bereiche des Flansches durch das Auftragschweißen additiv herzustellen. Dabei sieht man, dass der zu zerspanende Anteil fast dreimal so groß ist wie der aufzutragende. Es ist damit leicht zu erklären, dass in diesem Verfahren ein sehr großes Einsparpotenzial liegt. Gerade bei teuren, schwer zerspanbaren Materialien lässt sich der Bearbeitungsaufwand radikal verkürzen.

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