Mit Gewalt Fehler beseitigen

Als Luft- und Raumfahrtzulieferer ist die RO-RA Aviation Systems GmbH Experte für die Herstellung komplexer, hochpräziser und schwer zerspanbarer Komponenten.

Mit rund 190 Mitarbeitern entwickelt und produziert RO-RA seit 2006 Funktionsbaugruppen und Präzisionsteile vor allem für die Luftfahrtindustrie, sowohl für OEMs und deren Hauptlieferanten als auch für die CNC-Auftragsfertigung. Zu den Produkten gehören Stangen, hochpräzise Komponenten und Mechanismen, die in Zivilflugzeugen, Geschäftsflugzeugen, Hubschraubern und deren Triebwerken eingesetzt werden.

Mit Sitz in Schörfling am Attersee, Österreich, fordern seine Kunden höchste Zuverlässigkeit für diese Schlüsselkomponenten, daher muss die Bearbeitungseinrichtung die bestmögliche Leistung bieten.

„Vorentwicklung, Berechnung, Konstruktion und Qualifizierung sowie Prototypenfertigung sind wesentliche Bestandteile unseres Geschäftsmodells“, betont RO-RA-Geschäftsführer Helmut Wiesenberger. Ein Erfolgsfaktor ist die Digitalisierung der Entwicklungs- und Fertigungsprozesse und die Optimierung des jahrelangen Bearbeitungs-Know-hows für leichte und oft hitzebeständige Materialien, die für die Produktentwicklung in der Luftfahrt von entscheidender Bedeutung sind.

„Neben der Bearbeitung von hochlegiertem Stahl, Titan und Aluminium sind wir auf hochfeste Nickelbasislegierungen spezialisiert“, sagt RO-RA-Technikleiter Patrick Fellinger. „Mit unseren Fertigungstechnologien sind wir in der Lage, hochkomplexe Geometrien sowie Verzahnungen mittels Wälzschälen oder Wälzfräsen sehr wirtschaftlich herzustellen.“

Mit über 30 hochmodernen Werkzeugmaschinen und rund 90 Prozent Automatisierung, inklusive 7 Roboterstationen, können Werkstücke bis zu einem maximalen Durchmesser von 300 mm bzw. 850 x 700 x 500 mm (X/Y/Z) bearbeitet werden fast rund um die Uhr bearbeitet.

Es wurden rund 3.000 verschiedene Designs mit oft sehr komplexen Geometrien hergestellt, die alle den Anspruch an hohe Genauigkeit und bestmögliche Oberflächen vereinen – eine Kombination, die eine kostengünstige Fertigung zu einer extremen Herausforderung macht. Ein Beispiel hierfür sind die komplexen Steckverbinder aus Aluminium für Flugzeugtreibstoffleitungen, bei denen der Bearbeitungsgrad bei rund 95 Prozent liegt. Das Bauteil muss außerdem nicht leitend sein und eine einwandfrei bearbeitete Oberfläche aufweisen.

Bisher kam es bei RO-RA trotz Einsatz der CAM-Simulation zu Maschinenausfällen, was zu kostspieligen Ausfallzeiten und Serviceeinsätzen führte. Um dies zu vermeiden und letztendlich die Prozesssicherheit zu erhöhen, führte RO-RA im Jahr 2018 nach einem Auswahlprozess die Simulations- und Optimierungssoftware Vericut von CGTech ein.

Wie Felling betont, simuliert die CAM-Simulation nur die Werkzeugwege und nicht den tatsächlichen NC-Code. „Mit Vericut erhalten wir eine virtuelle Maschine und einen digitalen Bearbeitungszwilling. Das bedeutet, dass jeder Fahrweg, den wir programmieren, auf 100 Prozent Prozesssicherheit geprüft wird“, begründet er die Entscheidung.

Laut Fellinger ist die Software zudem sehr einfach zu bedienen: RO-RA überprüft jedes Fräsprogramm mit Vericut auf etwaige Fehler, bevor es an die Maschine gesendet wird. „Denn nur eine Fertigungssimulation der NC-Daten, also des Maschinencodes, bietet uns ausreichende Sicherheit für alle Bearbeitungsprozesse. Das Thema Abstürze gehört für uns definitiv der Vergangenheit an.“

Fehler reduzieren

Seit einem Jahr nutzt RO-RA zusätzlich zu Vericut das Force-Modul, um seine Bearbeitungsprozesse weiter zu optimieren. Vericut Force ist ein physikbasiertes Softwaremodul zur Optimierung von NC-Programmen – zur Analyse der Schnittbedingungen während des gesamten NC-Programmablaufs.

Insbesondere wird die maximal zuverlässige Vorschubgeschwindigkeit für eine gegebene Schnittbedingung anhand der Belastung der Schneide, der Spindelleistung und der maximalen Spandicke bestimmt. „Bisher haben wir 35 verschiedene Bauteile mit Force optimiert und konnten je nach Material und Komplexität die Bearbeitungszeit um bis zu 25 Prozent reduzieren“, fasst Fellinger die Ergebnisse zusammen.

„Wir versuchen, die Produktion unserer Bauteile programm- und werkzeugtechnisch optimal auszunutzen – insbesondere bei wiederkehrenden Teilen. Mit Force haben wir jetzt einen weiteren ganz einfachen Hebel, mit dem wir unsere Wettbewerbsfähigkeit weiter verbessern können.“

Bei Force geht es nicht darum, die Frässtrategien vorhandener Programme oder die Werkzeugwege zu ändern. Vielmehr wird alles durch den Feed geregelt, um zusätzliche Fortschritte zu erzielen. Die Geometrien werden nicht verändert.

Kraft ermöglicht erstaunliche Verbesserungen, insbesondere bei der Bearbeitung von schwer zerspanbaren Materialien und/oder komplexen Mehrachsoperationen.

Der technische Leiter gibt einen Einblick in die Bedeutung, die es für sie hat, sich auf schwer zu bearbeitende Materialien zu konzentrieren – CGTech konnte bei der Analyse einer Motorkomponente für RO-RA die Bearbeitungszeit um 18 Prozent reduzieren – und damit den Zeitaufwand reduzieren von 12 bis unter 10 Stunden. RO-RA musste CGTech lediglich das Vericut-Projekt sowie zusätzliche Informationen wie das Material, in diesem Fall Inconel 718, sowie bestimmte Grenzwerte wie die maximale mittlere Spannweite zur Verfügung stellen.

Während der Optimierungsprozess inklusive Simulation für ein ähnliches Bauteil – unter Nutzung einer Wissensdatenbank mit entsprechenden Erfahrungswerten im Hintergrund – etwa zwei Stunden dauert, profitiert er auch von einer verbesserten Standzeit der Schneidwerkzeuge, die bei Inconel bzw. Inconel um bis zu 40 Prozent angegeben wird Titan.