Perfekte Landung nicht nur im Simulator

Die Goodrich Corporation einer der Marktführer bei Landebein-Systemen – nutzt Tebis CAD/CAM- und Simulator-Systeme bei einer neuen Fertigungslinie

Landebeine für Großraum-Jets sind High-Tech Bauteile mit teils filigranen Strukturen, die aus einem geschmiedeten Stahlkoloss entstehen. Dazu sind zahlreiche Fräsbearbeitungen notwendig, die Schritt für Schritt zum Fertigteil führen. Durch die komplette Abbildung des Fertigungsprozesses in der virtuellen Tebis Welt entstehen signifikante Zeit- und Qualitätsvorteile.

Als man bei Goodrich eine neue Fertigungslinie konzipierte, wurde gleichermaßen eine neue Zerspanstrategie entwickelt, die zu höherer Flexibilität führen sollte. Statt bis zu 6 Bauteile gleichzeitig an riesigen Mehrspindelmaschinen zu fertigen, wollte man einzelne Landebeine schnell, individuell mit geringer Nacharbeitung herstellen. Die Fräsoperationen erfolgen dabei im Gegensatz zu den früheren Methoden mit relativ kleinen Fräswerkzeugen (maximal 52R8), geringen Schnitttiefen (maximal 1,5 mm) aber hohen Vorschüben (bis zu 5 m/min). Unverzichtbare Voraussetzung für dieses Konzept ist ein CAM-System, das verhindert, dass die Werkzeuge in Bereiche mit zu viel Material eintauchen. Dies ist mit der integrierten Rohteilmitführung und den Simulationsmöglichkeiten in Tebis gewährleistet. Heute wird mit den vielseitigen Möglichkeiten in Tebis der gesamte Fertigungsprozess abgesichert.

Sichere Fertigung durch Planung im Simulator

Alle Fertigungsschritte beim Fräsen werden im Tebis Simulator geplant. Dieser bildet die komplette Geometrie und Kinematik der Fräsmaschinen ab, inklusive aller zur Verfügung stehenden Fräswerkzeuge. Mit der Tebis Werkzeugverwaltung können die einzelnen Werkzeug-Komponenten (Schneide, Verlängerung, Halter) sowie komplett zusammengebaute Werkzeuge geometrisch und technologisch korrekt verwaltet werden.
Wichtiger Einsatzbereich des Simulators ist es, optimale Aufspannungen und geeignete räumliche Anstellungen für möglichst kurz ausgespannte Werkzeuge zu finden. So können die geforderten hohen Zerspanungsleistungen gefahren werden. Außerdem hilft der Simulator Fräsbereiche, Stoppflächen und Bearbeitungskuben für die einzelnen Werkzeuge zu definieren. Die Landebeine werden in einer Wendevorrichtung gespannt, um die Rüstzeiten für die Serienfertigung kurz zu halten. Weil diese Vorrichtung jedoch eine Störgeometrie für die Fräsbearbeitung darstellt, ist es enorm vorteilhaft, dass diese im CAD-Modell vollständig abgebildet und somit im Tebis Simulator stets auf Kollision geprüft wird.

Das virtuelle Rohteil entspricht immer der Realität

Die Fräsbearbeitung beginnt mit einem geschmiedeten Rohteil aus hochfestem, härtbarem Stahl mit ca. 3 t Gewicht, das bereits von innen frei gebohrt ist. Zwar gibt es auch für den Schmiedeprozess CAD-Daten, es hat sich jedoch gezeigt, dass es Unterschiede zwischen den tatsächlichen Rohteilen und den CAD-Daten gibt. Daher wird ein optisches Digitalisiersystem eingesetzt, um die Rohteile zu erfassen. Das dabei entstehende STL-Modell wird von Tebis als Startgröße für die Schruppbearbeitung verwendet.
Jedes NC-Programm für die Schruppbearbeitung beginnt mit einer Rohteilgeometrie, die vom vorangegangenen Prozess übernommen wird und endet bei einer aktualisierten Zwischengeometrie, die wiederum vom Folgeprogramm verwendet wird. So behält Tebis stets den Überblick über die aktuelle Gestalt des Werkstücks, auch wenn sich die räumliche Werkzeugausrichtung ständig ändert. Zusätzlich wird mit der Materialstärkenanalyse überprüft, wo die Schruppbearbeitung noch nicht fertig ist. Für diese Bereiche müssen weitere Schrupp-Programme erzeugt werden.

Die dynamische Rohteilverfolgung bringt eine Reihe weiterer Vorteile: sie hilft Vollschnitte zu vermeiden und – wo nicht möglich – den Vorschub entsprechend zu reduzieren. Außerdem kennt das System bei jeder Positionierbewegung den Zustand des Bauteils und kann so die Rückzüge stets auf das absolute Minimum reduzieren. Darüber hinaus sorgt die intelligente Bahnsortierung dafür, dass kaum Leerwege entstehen.
Die Tebis Schrupp-Programme ermöglichen hohe Vorschübe durch weiche verrundete Bahnen, die Werkzeuge und Maschinen schonen und im Gleichlauf erfolgen. Dies garantiert kurze Laufzeiten, geringen Werkzeugverschleiß und niedrige Betriebskosten.

Strukturierte NC-Programmierung durch NC-Job-Technik

Alle NC-Berechnungen werden in einem Arbeitsplan, der NC-Job-Liste gespeichert. Diese dokumentiert die gesamte NC-Programmierung mit der Reihenfolge der Bearbeitungen, allen Werkzeugen, Bearbeitungselementen, Bereichen etc. Da die NC-Job-Liste alle Element-Selektionen, Strategien und Parameter speichert, kann man leicht korrigieren und auf Änderungen reagieren. Alle Zwischenergebnisse können interaktiv angepasst und in Tebis abgespeichert werden – für das nächste Landebein. So wird das Expertenwissen der Goodrich-Zerspanungsspezialisten in der Tebis Installation bei Goodrich hinterlegt und für ähnliche Projekte gesichert.

Ablauf der NC-Programmierung

Insgesamt sind 262 NC-Programme erforderlich um das Landebein zu fertigen – vom Ebenenschruppen mit Torusfräser 52R8, 32R8 und Kugelfräser 32 bis hin zum Schlichten mit Torusfräser 35R8 und Kugelfräser 20. Dabei werden ca. 2 t Material zerspant, so dass das fertig gefräste Landebein mit 3,3 m Höhe, 1,3 m Breite und bis zu 45 cm Durchmesser noch gut 1 t wiegt.
Obwohl die NC-Programme von Tebis eine hohe Oberflächengüte erzeugen, muss anschließend noch geschliffen werden, um sicherzustellen, dass gemäß den Vorgaben der Zulassungsbehörden keinerlei Kerbwirkung mehr vorhanden ist. Außer der 3D-Oberfläche sind an dem Landebein zahlreiche Bohrungen und Anlageflächen zu bearbeiten. Auch dort konnte Tebis mit der integrierten 2,5D-Bearbeitung mit Simulatorunterstützung überzeugen.

Optimales Ergebnis durch virtuellen NC-Prozess

Durch den Einsatz von Tebis kann der komplette NC-Prozess vorab virtuell abgebildet werden. Damit sind alle Bearbeitungen im Detail planbar und opti­mierbar. Unangenehme Überraschungen an der Maschine werden ausgeschlossen. Gleichzeitig erhält der ganze Prozess eine wesentlich höhere Flexibilität und Nachvollziehbarkeit. Erforderliche Änderungen können wesentlich schneller realisiert werden.

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