Die Krüger Aviation brauchte dringend eine Maschine für die Kunststoffnachbearbeitung. Dann fanden die Norddeutschen die 5-Achs-CNC-Gantry-Fräsanlage von HG Grimme SysTech.

Die Luftfahrtindustrie zählt zu den anspruchsvollsten Kunden von Bauteilherstellern. Daher arbeiten für sie nur zuverlässige, zertifizierte Zulieferer, die bei der Wahl ihrer Produktionsmittel verständlicherweise sehr wählerisch sind.

Als das Traditionsunternehmen Krüger Aviation deshalb kurzfristig eine Maschine zur Kunststoffnachbearbeitung brauchte, war die Herausforderung besonders gross, um den hohen Ansprüchen zu genügen. Denn nicht ohne Grund kann die Krüger Aviation GmbH aus Barsbüttel bei Hamburg eine Referenzliste vorweisen, die sich wie das Who-is-who der Luftfahrtindustrie liest: Das hanseatische Traditionsunternehmen beliefert mehr als 300 Firmen der Branche – von Airbus, Lufthansa Technik, Safran bis hin zu ZIM Flugsitz. Eine solche Kundschaft zählt definitiv auf die besten Maschinen und Verfahren bei ihren Zulieferern – auch bei der Kunststoffnachbearbeitung.

Für höchste Qualität sorgen bei der Krüger Aviation GmbH natürlich nicht nur die Maschinen, sondern auch die 40 Mitarbeiter, die unter anderem per Thermotiefziehen, CNC-Zerspanen und 3D-Druck Halbzeuge sowie komplexe Fertigteile und Baugruppen aus Kunststoff herstellen. «Wir helfen unseren Kunden auch, Bauteile auszulegen, zu zertifizieren oder auch beim Wechsel von einem Fertigungsverfahren auf ein anderes», erklärt Florian Ehinger, Head of Customer Service. «Zunehmend kommen aber auch Kunden mit einem Aluminium-Bauteil und fragen: Könnten Sie uns einen Kunststoff vorschlagen, den wir da vielleicht statt Alu einsetzen könnten?»

Zu den besonderen Spezialitäten zählen hochwertige Spiegel aus Spezialkunststoff, bei denen die Norddeutschen zu den weltweit führenden Anbietern gehören und für die sie mehrfach Preise wie den «Crystal Cabin Award» erhielten. Ausserdem entstehen in Barsbüttel per Kunststofftiefziehen u.a. aus Polycarbonat (PC), Polyamid (PA 66) oder Polyphenylsulfon (PPSU) Leuchten- und Sitzarmaturen-Abdeckungen sowie andere Bauteile für den Kabinen- und Toilettenbereich.

Doch alle Bauteile besitzen einen gemeinsamen Nenner: Es sind sogenannte Sichtteile ohne tragende Funktion. Ehinger: «Bei allen unseren Bauteilen spielt die optische Qualität eine wichtige Rolle. Wir betreiben hier deshalb einen sehr hohen Aufwand.»

Just-in-Time-Lieferung lautet eine weitere Anforderung: Die Luftfahrtindustrie besteht auch bei den meist in kleinen Losgrössen und massgeschneidert hergestellten Komponenten auf extrem kurze Lieferzeiten. Daher optimiert Krüger Aviation alle Prozesse von der Entwicklung, der Produktion bis hin zum Handling.

Zu den besonderen Spezialitäten zählen hochwertige Spiegel aus Spezialkunststoff, bei denen die Norddeutschen zu den weltweit führenden Anbietern gehören und für die sie mehrfach Preise wie den «Crystal Cabin Award» erhielten. Ausserdem entstehen in Barsbüttel per Kunststofftiefziehen u.a. aus Polycarbonat (PC), Polyamid (PA 66) oder Polyphenylsulfon (PPSU) Leuchten- und Sitzarmaturen-Abdeckungen sowie andere Bauteile für den Kabinen- und Toilettenbereich.

Doch alle Bauteile besitzen einen gemeinsamen Nenner: Es sind sogenannte Sichtteile ohne tragende Funktion. Ehinger: «Bei allen unseren Bauteilen spielt die optische Qualität eine wichtige Rolle. Wir betreiben hier deshalb einen sehr hohen Aufwand.»

Just-in-Time-Lieferung lautet eine weitere Anforderung: Die Luftfahrtindustrie besteht auch bei den meist in kleinen Losgrössen und massgeschneidert hergestellten Komponenten auf extrem kurze Lieferzeiten. Daher optimiert Krüger Aviation alle Prozesse von der Entwicklung, der Produktion bis hin zum Handling.

Doch zurück zur Eingangsfrage: Wie geht ein in der vierten Generation geführtes Traditionsunternehmen mit über 100jähriger Firmengeschichte vor, wenn es kurzfristig eine zugleich hoch präzise und extrem schnelle Fräsmaschine für die Nachbearbeitung von Kunststofftiefziehteilen, das sogenannte Beschnittfräsen, braucht?

Die Norddeutschen nahmen zunächst die Maschinen von bekannten Unternehmen aus der Nähe unter die Lupe, stiessen dann aber auf die HG Grimme SysTech GmbH aus Wiedergeltingen im Landkreis Unterallgäu. Für HG Grimme spricht, dass es sich ebenso wie Krüger Aviation um ein familiengeführtes, mittelständisches Unternehmen handelt. Ausserdem hat es sich auch auf eine High-Tech-Nische der Kunststoffverarbeitung spezialisiert. Bereits seit den 1980er Jahren entstehen dort CNC-Bearbeitungszentren zur Nachbearbeitung von Tiefziehteilen, damals eine Rarität in Deutschland. Seit 2010 bauen die Bayern auch CNC-Gantry-Bearbeitungszentren.

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Doch nicht nur die Kompetenz in Sachen Kunststoffverarbeitung und die Betreuung auf Augenhöhe überzeugen die Norddeutschen. «HG Grimmes Leistungspotenzial für unsere Form der Kunststoffnachbearbeitung ist für uns ideal», sagt Ingo Horster, Chief Technical Officer (CTO) bei Krüger Aviation. «Und dann stand dort auch noch eine 5-Achs-CNC-Gantry-Fräsanlage, die von der kompakten Grösse und ihrer Leistung her genau passte. HG Grimme nahm an der Vorführmaschine nur noch geringfügige Anpassungen vor. Und schon konnten wir nach kurzer Zeit das Beschnittfräsen von Tiefziehteilen starten.»

Der Begriff «geringfügige Anpassungen» ist wahrscheinlich hanseatischem Understatement geschuldet, denn Krüger Aviation hatte einen besonderen Wunsch: Als Werkstückaufnahme haben die Norddeutschen einen Vakuum-Spanntisch entwickelt, der zusammen mit Halbzeugen sogar komplexe geformte Bauteile bei hohen Frästempo prozesssicher und schwingungsfrei aufnimmt. Bisher wurde der selbst entwickelte Vakuum-Spanntisch aus Holz oder Uriol gefertigt. HG Grimme sollte nun eine solide Vollaluminium-Variante herstellen. Der Wunsch zum noch robusteren Spanntisch ist nachvollziehbar, zerspant doch die neue Gantry in der X/Y-Achse mit einer Geschwindigkeit von bis zu 80 Metern pro Minute.

«Wir können jetzt auf einer Maschine Bauteile mit drei und fünf Achsen bearbeiten», freut sich der CTO. «Jetzt gelingt es uns sogar, synchron links und rechts verschiedenste Artikel gleichzeitig zu fräsen.» Eine abnehmbare Trennwand aus Makrolon ermöglicht es, auf der einen Tischseite zu rüsten, während auf der anderen gefräst wird. Bewährt hat sich hier auch, dass der Balken mit dem Fräskopf nicht von vorne nach hinten, sondern von links nach rechts fährt. Der Bediener kann daher während des Fräsprozesses auf der zweiten Tischseite völlig ungestört arbeiten. Horster lobt das nun dynamischere und zugleich stabilere Zerspanen. Ausserdem arbeitet die CNC-Anlage in Gantry-Bauweise trotz des hohen Frästempos so präzise im µm-Bereich, sodass nachträgliches Polieren oft entfällt.

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Ein ungewöhnlicher Anblick für Experten für Metallbearbeitung ist der sehr kompakte Fräskopf, der sich maximal 540° Grad drehen und bis 365° schwenken kann. «Weil hier nicht wie in der Metallverarbeitung hohe Kräfte auftreten, können wir mit einem einseitig gelagerten Fräskopf arbeiten», erläutert Horster.  «Mit ihm fräsen wir auch die typisch filigranen Werkstücke sehr dynamisch, denn wir können den Kopf nun sehr weit nach unten schwenken, ohne dass dabei die Gefahr entsteht, dass der Fräskopf mit Tisch oder den Aufnahmen kollidiert.» Das Kollisionsrisiko falle nun viel geringer aus als bei der vorherigen Maschine.

Gut fielen die Erfahrungen mit den ersten gefrästen Bauteilen aus. Krüger Aviation startete zunächst mit Thermoform-Halbzeuge aus dem Kunststoff Uriol und testet nun auch Bauteile aus anderen Kunststoffen für die Luftfahrtindustrie, bei denen dann die «first article inspection» durch die Kunden ansteht. «Bis jetzt funktioniert alles hervorragend», berichtet Horster. «Wir stehen beim Fräsen zwar nicht mit der Stoppuhr da: Aber definitiv ist es so, dass sich die Durchlaufzeit pro Werkstück um die Hälfte reduziert hat.»

Maschinentyp: Fräsanlage auf Gantry-Basis zur Bearbeitung von Kunststoffen und Verbundwerkstoffen wie CFK oder GFK

Tischfläche: 2'400 mm x 1'200 mm (Ebenheit: ± 0,05 mm/m)

Tischrahmen: von 3 Seiten begehbar, 6 Auflageflächen mit Aluleisten, 6-fache, elektronisch überwachte Vakuumverteilerliste

Verfahrwege: 3'100 mm x 1'600 mm x 850 mm

Max. Bearbeitungsmass (5-achsig): 2'500 mm x 1'000 mm x 600 mm

Antriebe: Zahnstangenantrieb und Linearachsen mit gehärteten Präzisions-Linearführungen mit Abstreifern sowie Edelstahlband

Max. Beschleunigung: 4'000 mm/s2

Max. Geschwindigkeit: 80'000 mm/min (X/Y) bzw. 30'000 mm/min (Z)

Autor: Dipl.-Ing. Nikolaus Fecht, Technikjournalist aus Gelsenkirchen, im Auftrag der Firma HG Grimme

Publiziert von Technik und Wissen

HG Grimme SysTech GmbH hg-grimme.de