Luft- und Raumfahrt: Strukturteile für Satelliten – 5-Achsen-CNC-Bearbeitungsfall

Projekthintergrund

Ende letzten Jahres erhielten wir einen Auftrag eines heimischen Luft- und Raumfahrtforschungsinstituts zur Bearbeitung einer Reihe leichter Satellitenstrukturteile, insgesamt 8 Stück. Als Werkstoff kam die Titanlegierung TC4 zum Einsatz; die meisten Toleranzen mussten innerhalb von ±0,008 mm liegen. Aufgrund der Gewichtsreduktionsanforderung betrug die Wandstärke vieler Teile lediglich 1,5 mm, was den Bearbeitungsprozess äußerst schwierig machte.

Herausforderungen des Kunden

Der Kunde hatte zuvor bereits einen anderen Zulieferer kontaktiert und zwei Teile probeweise bearbeitet. Aufgrund von Verformungsproblemen lag die Erfolgsquote jedoch nur bei 25 %, und die Lieferzeit verzögerte sich. Als der Kunde zu uns kam, war der Projektablauf bereits eng getaktet, und er benötigte die Lieferung aller 8 Teile innerhalb von 10 Tagen.

Unsere Lösung

Nach Erhalt der Zeichnungen führte unser Konstruktionsteam zunächst eine Simulation des Bearbeitungsprozesses durch und stellte fest, dass die Verformung hauptsächlich auf die Spannungsfreigabe in den dünnwandigen Strukturen zurückzuführen war. Wir passten die Bearbeitungsreihenfolge an:

1. Rauhbearbeitung : Ließen zusätzliches Material stehen, um eine frühzeitige Verformung zu verhindern.
2. Spannungsarmglühen : Setzten spezielle Verfahren ein, um die Spannungen zu beseitigen.
3. Vor- und Feinbearbeitung : Gewährleisteten hohe Präzision bei den endgültigen Abmessungen.

Wir setzten zudem schrittweise Werkzeugwege mit kleinen Schnittzugaben ein, um spannungsbedingte Verformungen zu vermeiden. Angesichts der komplexen gekrümmten Oberflächen wandten wir 5-Achsen-Fräserzeugung in einer einzigen Aufspannung zur Bearbeitung aller Flächen, wodurch die Positionsgenauigkeit sichergestellt und die Bearbeitungszeit reduziert wird.