AMB Stuttgart, 15.-19.09.2026, Halle 8, Stand D10
Passagierflugzeuge enthalten wichtige Bauteile aus Titan, deren Bearbeitungszeit viel höher ist als die von anderen Metallbauteilen. Entsprechend hoch sind auch die Kosten. Im Vergleich zu Aluminium sind die erreichbaren Zeitspanvolumina bei der Titanbearbeitung gering. Für Optimierungen in diesem Bereich braucht es eine enge Zusammenarbeit aller beteiligten Partner.
Mit diesem Ziel haben sich drei Unternehmen zusammengetan und beeindruckende Resultate erreicht: der japanische Premiumhersteller von Bearbeitungszentren Makino, der Entwickler und Hersteller von hochwertigen Zerspanungs- und Präzisionswerkzeugen Walter Tools aus Deutschland und der Kühlschmierstoffexperte Blaser Swisslube aus der Schweiz. Die Vorgabe: Prozessoptimierungen. Die Bearbeitungszeiten der Bauteile aus Titan sollen weiter gesenkt und die Standzeiten der Werkzeuge verlängert werden.
Erste Tests schaffen die Grundlage
Im Technologiecenter von Blaser in Hasle-Rüegsau werden 27 Kühlschmierstoffe getestet – 22 von Mitbewerbern und fünf von Blaser Swisslube. Auch eine neue Formulierung für den Einsatz in der Titanbearbeitung für die Luftfahrt gehört zum Testfeld. Sie ist im Blaser-Labor entwickelt worden, das mit 70 Mitarbeitenden zu den weltweit größten der Kühlschmierstoffbranche gehört.
Praxiserfolge bestätigen den Ansatz
Die ersten Tests werden im deutschen Kirchheim unter Teck, dem europäischen Hauptsitz von Makino, durchgeführt. Im firmeneigenen Technologiezentrum steht dafür das 5-Achs-Horizontalbearbeitungszentrum T2 zur Verfügung. Diese High-End-Maschine wurde speziell für das Fräsen von Titan und Titanlegierungen entwickelt. Sie ist bekannt für gute Zeitspanvolumina bei aktuellen Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt. Die Makino T2 verfügt über eine feste Konstruktion, ein aktives Dämpfungssystem und eine Hochleistungsspindel mit Kühlmittelkanal und hohem Drehmoment. Das Hochdruck-Kühlmittelsystem ist mit 70 bar bei 200 l/min Volumenstrom sehr leistungsfähig. Ohne hervorragende Werkzeuge erbringt aber das beste Bearbeitungszentrum nur Standardresultate. Deshalb wird in diesem Setting ein Igel-Fräser von Walter eingesetzt, der für das Schruppen von Bauteilen aus Titan konzipiert wurde. Er befand sich noch in der Entwicklung und sollte im Rahmen dieses Projekts optimiert werden.
Zum Einsatz kommen zwei Kühlschmierstoffe, die in den Standardtests in Hasle-Rüegsau am meisten überzeugt haben: ein Produkt, das in der Aerospace-Branche weitverbreitet ist, und die neu entwickelte Formulierung von Blaser. Die große Herausforderung bei der Bearbeitung von Titan und Titanlegierungen ist nämlich, dass diese nur eine geringe Wärmeleitfähigkeit haben: Während bei Stahl ein Großteil der entstehenden Hitze über die Späne abgeführt wird, ist es bei Titan nur ein kleiner Bruchteil. Die dadurch entstehenden hohen Temperaturbelastungen an den Wendeschneidplatten führen zu einem großen Verschleiß des Werkzeugs. Mit speziellen Beschichtungen wie Titan-Nitrid oder Titan-Carbon-Nitrid, aber auch mit speziellen Schneidkantengeometrien, versuchen die Hersteller, diesen Verschleiß zu reduzieren. Eine zentrale Rolle spielen aber auch die eingesetzten Kühlschmierstoffe.
Die Resultate in diesem Setting sind bereits vielversprechend: An der Frontplatte beträgt die Werkzeugstandzeit mit dem weitverbreiteten Kühlschmierstoff 27 Minuten, mit dem neu entwickelten Blaser-Produkt Vasco Skytec H 600 31 Minuten (plus 15 Prozent). An den Umfangsplatten sind die Verbesserungen noch deutlicher: 44 Minuten mit dem Standardprodukt und 66 Minuten mit dem neuen (plus 50 Prozent).
Werkzeugoptimierung steigert die Leistung weiter
Im rahmen der Zusammenarbeit hat Walter den Igel-Fräser weiterentwickelt: Er verfügt nun über einen zweiten, optimierten Kühlmittelkanal in der Frontplatte. Das stellt sicher, dass die erste Zahnreihe optimal mit Kühlschmiermittel versorgt wird. Die Werkzeugstandzeit kann so mit dem Blaser-Produkt auf 42 Minuten verbessert werden (noch einmal plus 35 Prozent).
Eine weitere Modifikation des Werkzeugs wird getestet: Die Wendeschneidplatte ist jetzt mit «WaveCut» ausgestattet. Diese neue wellenförmige Schneidkantenform hat Walter speziell für anspruchsvolle Titananwendungen entwickelt. Zudem hat der Hersteller die Platte zusätzlich mit einem keramischen Hitzeschutzschild (CVD-Dünnschicht) versehen. Im gleichen Setting ergeben sich beeindruckende Resultate: Die Standzeit der Frontplatte beträgt jetzt 110 Minuten – gegenüber dem Ausgangswert konnte sie also um 307 Prozent gesteigert werden. Bei den Umfangsplatten wird ein Wert von 105 Minuten gemessen. Gegenüber dem Ausgangswert ist dies eine Steigerung von 138 Prozent.
Mehr als die Summe der Einzelteile
Das Beispiel zeigt, wie sich die Wirtschaftlichkeit beim Zerspanen von Titan durch eine professionelle Zusammenarbeit massiv steigern lässt. Die Makino T2 bietet die perfekten Bedingungen für höchste Präzision und Hochleistungsschneiden. In Kombination mit dem leistungsstarken Kühlmittelsystem erreicht sie mit herkömmlichen Schmiermitteln einen guten Kühlungsgrad am Werkstück. Mit Vasco Skytec H 600 merkt man noch einmal einen deutlichen Unterschied. Genauso wichtig ist auch das eingesetzte Zerspanungswerkzeug. Wenn dieses auf den Einsatz von Titan optimiert ist wie der Igel-Fräser M5250 von Walter, dann können eindrucksvolle Maschinenlaufzeiten erreicht und herausragende Schnittdaten gefahren werden.
Bild 1: Diese Verstrebung (Strut) stützt das Fahrwerk eines Flugzeugs und ermöglicht es, das Fahrwerk in den Flugzeugrumpf einzuziehen. Solche Struts für die Luftfahrt werden aus schwer zerspanbaren Titanmaterialien hergestellt. (Bild Walter AG)
Bild 2: Daumen hoch für die neue Lösung in der Titanbearbeitung. Von links: Christoph Wüthrich von Blaser Swisslube, Andrea Biscardi von Makino Europe und Dirk Masur von Walter Tools (Bild Blaser Swisslube AG)
Bild 3: Igel-Fräser M5250 von Walter Tools, speziell entwickelt für die Titanbearbeitung (Bild Walter AG)
Bild 4: Schruppen von Titan auf einer Makino T2 mit Vasco Skytec H 600 (Bild Blaser Swisslube AG)