Der Triebwerkshersteller Rolls-Royce entwickelt derzeit das Fertigen von Komponenten für ein neues Flugzeugtriebwerk. Interessant sind in diesem Zusammenhang besonders die Komplettbearbeitung, Simulationstechniken und dezentrale Werkzeugautomaten.
Im Mittelpunkt stehen bei der Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co. KG in Oberursel die so genannten Rotatives. Das sind rotierende Antriebskomponenten für mittelgroße Triebwerke, die in der zivilen Luftfahrt eingesetzt werden. Dr. Gregor Kappmeyer, Manager Manufacturing Engineering and Technology: „Die klar gegliederte Linienfertigung ermöglicht es uns, mehrere unterschiedliche Bauteile einer Bauteilfamilie in Losgröße Eins zu fertigen und so die Durchlaufzeiten drastisch zu reduzieren. Die Stückzahlen der Komponenten reichen dabei von einigen wenigen bis zu mehreren hundert pro Jahr.“ Dieses Jahr fertigt das Hightech-Unternehmen rund 1500 Hochdruckverdichter-Trommeln für Triebwerke.
Die eingesetzte Fertigungstechnik reicht vom Fügen über mechanisches Bearbeiten bis hin zur aufwendigen Oberflächenbehandlung wie Kugelstrahlen und verschiedene Beschichtungstechnologien. Der Triebwerkshersteller plant – trotz der sehr geringen Stückzahlen – die Einführung ähnlicher Simulations- und Fertigungsprozesse wie in der Automobilindustrie.
Dr. Kappmeyer: „Unsere Produkte sind weitaus langlebiger als die der Automobilindustrie, somit müssen wir auch die Produktionslinie langfristig wirtschaftlich gestalten. Unsere Fertigungsstrategie ermöglicht unter anderem einen reibungslosen Wechsel zu neuen Fertigungstechnologien und Werkzeugmaschinenkonzepten.“ Zu den wesentlichen Fertigungsverfahren zählen Drehen, Bohren und Fräsen. Spezialgeometrien entstehen per Schleifen (Verzahnungen), Räumen (axiale Nuten), elektrochemische Metallbearbeitung ECM (gekrümmte Bohrungen) oder Entgraten. Hier fährt das Unternehmen derzeit zweigleisig. „Wir führen gerade als Ergänzung zur Fräsmaschine das Entgraten per Roboter ein“, sagt Dr. Kappmeyer.
Eine wichtige Rolle spielt das Schmieden, das bei namhaften, für die Herstellung von Luftfahrt-Werkstoffen zertifizierten Firmen wie der Leistritz Turbinenkomponenten Remscheid GmbH oder der Otto Fuchs KG aus Meinerzhagen geschieht. Rolls-Royce erhält die Schmiederohlinge im vorgedrehten, ultraschallgeprüften Zustand und steuert diese satzweise just-in-time als Kanban-Teile in die Fertigungslinie ein.
Wie sieht es bei der Produktionstechnik, beispielsweise für zukünftige Verdichterbauteile, aus? Es handelt sich dabei um die so genannte Blisk-Technologie, bei der Antriebsscheiben mit integrierten Schaufeln gefertigt werden. Dr. Kappmeyer: „Wir achten bei diesem Blisk-Bauteil mit seinen integrierten Schaufeln besonders auf das Maschinengrundkonzept, Steifigkeit, dynamisches Verhalten, Zugänglichkeit und Simulationstools.“ Das EDV-Tool benötigt Rolls-Royce bei der sehr komplexen Fünfachsbearbeitung von Schaufelgeometrien.
Die Zielstellung lautet „first part is good part“, denn die Hersteller von Komponenten für die Luftfahrt können – bei Bauteilpreisen von manchmal mehr als 50 000 Euro – nicht mit einer Vielzahl von Prototypen oder Testbauteilen experimentieren. Außerdem sucht Rolls-Royce neue prozessfähige Verfahren zur Komplettbearbeitung. „Es muss sich nicht unbedingt um ein Bearbeitungszentrum handeln. Ich kann mir auch eine Prozesskette mit unterschiedlichen Verfahren vorstellen“, argumentiert Dr. Kappmeyer.
Nikolaus Fecht Fachjournalist, Gelsenkirchen
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