CNC-Steuerung

Hightech aus Übersee

Von der Konstruktion bis an die Fräsmaschine durchgängige Daten - so sichert Aircraft Philipp die von der Luft- und Raumfahrtindustrie geforderte Qualitäts- und Prozesssicherheit. Hochmoderne 5-Achs-Bearbeitungszentren mit offener CNC, meist einer 840D-Steuerung, sind die Basis für die Qualität der Zulieferteile. Um dabei möglichst fehlerfreie NC- Programme einzusetzen, werden sie auf einem externen Arbeitsplatz getestet und optimiert.

Der Flugindustriezulieferer Aircraft Philipp hat sich seit seiner Gründung 1998 zu Europas größtem Zerspanungsdienstleister in der Luft- und Raumfahrt entwickelt. Dazu beigetragen haben auch der Einsatz von CAD/CAM-Systemen, der CNC Sinumerik 840D und der NC-Programmierung für die simultane Fünfachs-Bearbeitung. (Bild: Siemens Automation and Drives)

Das Flugzeug ist das mit Abstand sicherste Verkehrsmittel – weit vor Schiff, Bahn und Auto. Auf 2 Milliarden Fluggäste weltweit kommen pro Jahr lediglich 500 tödlich verunglückte Fluggäste.

Ein maßgeblicher Grund dafür sind die hohen Sicherheitsanforderungen an die Hersteller und ihre Zulieferer. Einer davon sitzt im idyllischen Übersee am Chiemsee: Die Aircraft Philipp mit weiteren Standorten in Ampfing und Karlsruhe beschäftigt rund 200 Mitarbeiter und ist einer der größten Zerspanungsdienstleister in der Luft- und Raumfahrt in Europa. Das Unternehmen liefert an Airbus, EADS, Eurocopter, Grob und viele andere Hersteller der Branche. So fliegen etwa in jedem Airbus Teile des oberbayerischen Vorzeige-Betriebes mit: Komponenten im Triebwerk, Strukturbauteile für Rumpf oder Flügel sowie verschiedene Bauteile für Fahrwerk und Türen stammen von dem Luft- und Raumfahrtzulieferer. Die Anforderungen der Branche sind hoch, aber genau deshalb ist Aircraft Philipp gut im Geschäft.

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Erfolg braucht Alleinstellungsmerkmale – und davon hat das Unternehmen einige zu bieten. Nach der Entwicklung und Konstruktion durch den OEM oder Systemlieferant bildet es die gesamte Lieferkette ab – von der NC-Programmierung über die komplette zerspanende Fertigung bis hin zur Rissprüfung, Oberflächenbehandlung, Lackierung, und Montage von Baugruppen. Der Kunde bekommt also auf Basis von 3D-Modellen oder -Konstruktionszeichnungen einbaufertige Bauteile oder Baugruppen geliefert.

Dipl.-Ing. (FH) Joachim Schardt, Leiter CAD/CAM-Service, sieht darin einen Grund, warum es mit seinem Unternehmen seit Jahren aufwärts geht: „Wer heute Serien mit geringem technischen Anspruch produziert, ist austauschbar und damit einem gnadenlosen Preiskampf unterworfen. Bei uns ist das anders: Wir haben extrem hohes Know-how im Umgang mit CAD/CAM-Systemen sowie der NC-Programmierung für die simultane Fünfachs-Bearbeitung und bieten darüber hinaus ein riesiges Fertigungsspektrum. Damit sind wir in der Lage, alle entscheidenden Kriterien der Luftfahrtindustrie zu erfüllen – höchste Prozesssicherheit, -transparenz und -qualität bei bestmöglichen Preisen.“

Fertigungspektrum mit 185.000 Frässtunden

Eine Aufstellung der Kapazitäten macht deutlich, was Joachim Schardt unter „riesigem Fertigungsspektrum“ versteht. Denn über die gesamte Firmengruppe verteilt stehen bis zu 185.000 Frässtunden, mehr als 40.000 Drehstunden und 15.000 Erodierstunden pro Jahr zur Verfügung. Dabei ist es dem Unternehmen möglich, bis zu sieben Meter lange Bauteile aus verschiedensten Materialien zu bearbeiten, von Aluminium über verschiedene Stahl-/Edelstahlsorten bis hin zu Titan und Superlegierungen auf Nickelbasis.

Neben mehreren Fünfachs-Bearbeitungszentren kommen einfache Dreiachs-Maschinen häufig bei der vorbereitenden Schruppbearbeitung zum Einsatz. Grund dafür sind die deutlich günstigeren Stundensätze, sodass sich ein Umspannen lohnt. Erst dann geht es auf komplexe Bearbeitungszentren verschiedener führender Werkzeugmaschinenhersteller.

Fast allen gemein ist die verwendete Premium-CNC Sinumerik 840D von Siemens. „Seit etwa zehn Jahren fordern wir von jedem Maschinenlieferanten diese Steuerung, denn wir haben damit beste Erfahrungen gemacht“, erläutert Schardt und ergänzt: „Neben der Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit der Hard- und Software ist für uns die Offenheit der Sinumerik ein entscheidendes Merkmal.“ Dies ist unter anderem wichtig, wenn Werkzeugmaschinen in ein flexibles Fertigungssystem integriert werden sollen, wie das bei der dreischichtig arbeitenden Aircraft Philipp regelmäßig der Fall ist. Dann muss eine entsprechende Angleichung der Steuerung möglich sein.

Entscheidender Vorteil: Offenheit der CNC

Ebenso vorteilhaft erweist sich die Offenheit im Hinblick auf den Zugriff von Steuerungs- und Maschinendaten. Bei Aircraft Philipp wurden Unterprogramme entwickelt, die, angestoßen aus dem NC-Programm, automatisch die Laufzeiten des Programms ermitteln. Mit Unterstützung von Siemens-Technikern wurde das Siemens-Programm HMI-Print so angepasst, dass es diese Daten automatisch auf einen Server transferiert. Dort läuft eine eigen entwickelte Datenbankapplikation, die diese Daten verarbeitet und auswertet. Das ermöglicht mit einfachen Mitteln eine effiziente Steuerung und Überwachung der Produktion. Der CAD/CAM-Experte berichtet: „Früher haben unsere Mitarbeiter die Maschinenlaufzeiten mit der Stoppuhr geprüft und festgehalten. Wurde dies vergessen, mussten wir das gesamte Programm noch einmal laufen lassen. Das kostet Zeit und Geld – und die Daten waren nicht einmal zuverlässig.“

Um eine prozesssichere und optimale Frässtrategie zu erhalten, muss im Vorfeld ein bestmögliches NC-Programm erstellt werden. Dafür setzt Aircraft Philipp Catia V5 ein, das sich nach seiner Einschätzung für das vorhandene Bauteilspektrum gut eignet. Um aus den entwickelten NC-Programmen eine optimale Frässtrategie für das jeweilige zum Einsatz kommende Bearbeitungszentrum zu erhalten, nutzt der CAD/CAM-Leiter nahezu alle Möglichkeiten der Siemens-Steuerung aus. Dabei spielen unter anderem die passende Einstellung für den Daten-Kompressor und die richtige Anpassung des Postprozessors eine wichtige Rolle. Um dies zu erreichen, ging der Luftfahrtzulieferer aus Übersee mehrere Wege.

Die Verantwortlichen haben beispielsweise eine Diplomarbeit durchführen lassen, die sich exakt mit dem Thema der Optimierung der kompletten CAD/CAM-Prozesskette für eine Sinumerik 840D beschäftigt hat. Außerdem wurden Tipps und Unterstützung von erfahrenen Siemens-Technikern eingeholt. Alle auf diese Weise erarbeiteten „Tricks und Kniffe“ hat Joachim Schardt in einer übersichtlichen Dokumentation zusammengefasst. „Damit können auch neue Mitarbeiter meiner Abteilung ohne meine Unterstützung in kurzer Zeit optimale Programme für die jeweilige Maschine schreiben“, freut sich Schardt über die so gewonnene Flexibilität.

Mit Simulation NC-Programme optimieren

Bevor das NC-Programm zum Testlauf auf die Maschine geht, durchläuft es noch eine andere Station: einen einfachen Standard-PC mit dem Siemens-Programm Sinutrain. Hier fliegt der Span vorab – allerdings nur virtuell in Form einer 3D-Grafik. Siemens hat die Simulationssoftware für alle bei Aircraft Philipp verwendeten Fräs- und Drehmaschinen eingerichtet. Zudem bekommt Sinutrain über den jeweiligen Postprozessor den kompletten Werkzeugdatensatz für das jeweilige Programm und ist daher in der Lage, jedes gewünschte NC-Programm schnell und einfach zu testen. Etwaige Fehler werden schnell erkannt und behoben, ohne dass teure Maschinenzeit und Material vergeudet werden. Als wichtigsten und häufigsten Korrekturpunkt nennt der CAD/CAM-Profi die mathematisch extrem komplexe Radiuskorrektur bei der simultanen Fünfachs-Bearbeitung. „Viele andere CNC sind dazu nicht in der Lage“, bekräftigt Joachim Schardt.
Optimiert und fertig gestellt, wird das Programm via Sin-DNC auf die Werkzeugmaschinen übertragen und funktioniert dort zu 99 Prozent fehlerfrei. Nach einem realen Testlauf geht die Rücksicherung der Datei auf den Server zurück, um anschließende mit der NC-Freigabe die Bearbeitung der Serie zu beginnen.

Der Sinutrain-Arbeitsplatz hat bei Aircraft Philipp noch eine weitere Funktion zu erfüllen: Er ist Teil der Ausbildung für Lehrlinge und neue Mitarbeiter, die als Maschinenbediener oder Programmierer angestellt werden. Hier können sie – ohne teure Maschinenzeiten zu blockieren – das Erstellen von NC-Programmen üben und das anschließende Zerspanen als 3D-Grafik beobachten. Von der klassischen DIN-Programmierung bis zu den grafisch animierten Benutzeroberflächen ShopMill/ShopTurn von Siemens steht alles zur Verfügung. Maschinenzeit spart Aircraft Philipp zudem beim Ablauf der komplexen Fünfachs-Programme. Die schnelle Satzabarbeitung und kurze Zykluszeit der Sinumerik 840D sind dafür entscheidend. Als weitere Vorteile von Siemens nennt CAD/CAM-Leiter Schardt die örtliche Nähe der Konzernniederlassung und die weltweite Verbreitung der Sinumerik 840D. Damit sei der Service schnell zur Stelle und beim Einstellen neuer Mitarbeiter zudem die Wahrscheinlichkeit groß, dass sie schon mit einer Siemens-CNC gearbeitet haben.

Übrigens: Nicht nur die Sinumerik-Steuerung ist verbreitet - ebenfalls sehr groß ist die Wahrscheinlichkeit, beim nächsten Flug einen Flieger zu besteigen, in dem die Hightech-Frästeile aus Übersee eingebaut sind.

Alois Penzkofer/Hajo Stotz

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