Endentwicklung bei der Integration von Orthogonal-Köpfen in BERMAQ CNC-Fräsmaschinen für die Bearbeitung von Luftfahrtteilen aus Verbundwerkstoffen und Aluminium: Technische Vision und erreichte Vorteile

Vor der Entwicklung in unserer Konstruktionsabteilung und auf Grundlage unserer Erfahrung in Luftfahrtanwendungen betrachten wir den allgemeinen Kontext der Luftfahrtbearbeitung.

In der Luftfahrtindustrie bringt die Bearbeitung technischer Materialien wie Verbundwerkstoffe (Kohlefaser) und Leichtmetalllegierungen aus Aluminium spezifische Herausforderungen mit sich:

• Große Abmessungen der Strukturteile (Stringer, Rippen, Sandwichpaneele, Rahmen usw.).
• Komplexe Geometrien mit schwer zugänglichen Bereichen.
• Extrem strenge Maß- und Toleranzanforderungen.
• Spezifische Materialeigenschaften (hohe Abrasivität, Neigung zur Schichtverklebung bei Verbundstoffen, Gratbildung bei Aluminium usw.).

Eine häufige Einschränkung konventioneller 5-Achs-CNC-Fräsmaschinen, insbesondere bei Kontur- oder Beschnittbearbeitungen großer Strukturen, ist die Z-Achsen-Höhenkapazität. Dies begrenzt den Werkzeugzugang zu bestimmten Bereichen des Werkstücks, beeinträchtigt die Bearbeitungsqualität oder verhindert sogar die Ausführung bestimmter Operationen ohne Umspannen oder zusätzliche Vorrichtungen.

Unser technischer Vorschlag basiert auf der Integration von Orthogonal-Köpfen:

Orthogonale Köpfe (auch Winkelköpfe oder Rechtwinkelköpfe genannt) sind Zubehörteile, die es ermöglichen, die Richtung der Hauptspindel in Bezug auf die Maschinenachse zu ändern. Sie können feste Konfigurationen (90°) oder indizierbare (Mehrachs-) Ausführungen bieten und ermöglichen die Ausrichtung der Spindel in verschiedene Richtungen, ohne die Positionierung des Werkstücks zu verändern.

Wichtige technische Vorteile von Orthogonal-Köpfen beim Fräsen von Verbundwerkstoffen und Aluminium:

1. Lösung des Problems begrenzter Z-Höhe
   • Ermöglicht die Bearbeitung vertikaler oder interner Bereiche, ohne die Z-Achse auf kritische Höhen anheben zu müssen.
   • Vermeidet den Einsatz von Werkzeugverlängerungen, die die Steifigkeit beeinträchtigen und Vibrationen erhöhen.
   • Verbessert den Zugang zu tiefen Bereichen von „Box“-Strukturen, Zellen oder geschlossenen Profilen.

2. Verbesserung der Bearbeitungsqualität
   • Bei Verbundwerkstoffen minimiert die optimale Werkzeugausrichtung in Bezug auf das Laminat das Risiko von Delamination, Ausrissen oder Randbeschädigungen.
   • Bei Aluminium reduziert die richtige Ausrichtung die Gratbildung und verbessert die Späneabfuhr.

3. Reduzierung der Anzahl von Vorrichtungen und Umspannungen
   • Möglichkeit zur Bearbeitung mehrerer Flächen oder schwer zugänglicher Bereiche, ohne die Werkstückspannung neu zu konfigurieren.
   • Dies führt zu höherer geometrischer Genauigkeit (vermeidet Fehler durch Neujustierung) und einer deutlichen Reduzierung der Rüst- und Wechselzeiten.

4. Erhöhung der Steifigkeit des Werkzeug-Maschinen-Systems
   • Anstelle langer, flexibler Werkzeuge wird ein kompakter Orthogonal-Kopf verwendet, der eine höhere Drehmomentübertragung gewährleistet und Vibrationen reduziert, was bei der Bearbeitung abrasiver Materialien wie verstärkter Verbundstoffe entscheidend ist.

5. Optimierung des Platzbedarfs in der Fertigung
   • Vermeidet die Notwendigkeit, in Maschinen mit extrem langen Z-Verfahrwegen zu investieren, die teurer sind und mehr Installationsraum erfordern.

Typische Anwendungen im Luftfahrtsektor:

• Beschnitt gebogener Sandwich-Paneele des Rumpfs.
• Fräsen von Innenbereichen struktureller Stringer.
• Bearbeitung von Tür- und Fensterrahmen.
• Anpassung und Endbearbeitung von Flügelkomponenten mit geschlossenen Bereichen.
• Nachbearbeitung von Bauteilen nach der Aushärtung (Verbundwerkstoffe).