09.11.2023

Titanium parts in half the time

SME Aerospace Malaysia puts MAPAL tools to good use

The aircraft component structural supplier SME Aerospace approached MAPAL Malaysia with the request for an improved machining time for a titanium part. The latest generation of titanium tools and an improved machining strategy made it possible to achieve a time saving of over three hours per part.

The project team consisting of eight employees from SMEA and MAPAL is faced with an aircraft.
  • The project team consisting of eight employees from SMEA and MAPAL is faced with an aircraft.
  • The picture shows an indexable insert milling cutter clamped in the machine.
  • The lower part of the titanium component can be seen.
  • The OptiMill-Tro-Titan can be seen processing the titanium component.
  • A raised head cutter, clamped in a UNIQ Mill Chuck from MAPAL, machines the component.
  • A taper milling cutter from MAPAL and the titanium component to be machined are clamped in the machine.
  • Three employees from SMEA and MAPAL stand in front of a machine.
  • Five employees from SMEA and MAPAL stand in front of a machine.

In Kuala Lumpur, SME Aerospace (SMEA) manufactures parts for major aircraft manufacturers, including Boeing and Airbus. The company does not produce prototypes but has focused entirely on the series production of parts. With typical lot sizes close to the hundreds, more than a million parts of very different sizes are produced each year. The company employs around 800 people in Malaysia and is very well positioned with modern machinery to achieve the required performance in manufacturing.

The cost pressure felt by businesses around the world has also hit the supplier in Malaysia. Most of the workpieces are made of aluminium. SME Aerospace can machine structural parts up to four metres in size on its machines.

At the moment, the supplier only produces few titanium parts, but wants to expand this area. For this, SMEA seeks to increase productivity in titanium machining in order to achieve a higher output on the machines. The company turned to MAPAL Malaysia to machine a special part. MAPAL’s Asian site has been up and running since 2008 and is also located in the greater Kuala Lumpur area. The subsidiary is managed by Kang Hum Lim, who took over the family-run business from his father. Most of the 17 employees have been with the company for a long time and are very knowledgeable in their trade.

The subsidiary offers MAPAL’s entire range of products and services, plus comprehensive technical support. In addition to sales, there is also an on-site manufacturing unit for solid carbide tools and a regrinding service. They work together with local companies for coating. Many of MAPAL Malaysia’s customers come from the automotive sector, but the aerospace industry is also playing an increasingly important role. MAPAL Malaysia could draw from the experience of Senior Sales and Application Engineer Kien Keng Mak for this project. Before joining MAPAL, he was employed for many years by a company that manufactures structural parts for the aerospace industry. For the new project with SME Aerospace, his programming skills on the Catia CAD/CAM system were particularly useful, as it correctly implemented the specified contours of the aerospace part to be milled from the solid on the machine.
 

The project team consisting of eight employees from SMEA and MAPAL is faced with an aircraft.
The project team with employees from SME Aerospace and MAPAL in Malaysia (from left): Noramin Nazar Shah, Mohd Farid, Kang Hum Lim, Omar Joizuddin, Markus Beerhalter, Muhammad Faizal, Sumitro Setianto, Wan Zulkifli and Kien Keng Mak.   ©MAPAL

Parts for the Airbus A320

The part for which SME Aerospace brought MAPAL Malaysia on board is a component for an Airbus A320. SMEA has already been producing about 40 parts per month for their customer for several years. At first glance, the part, which measures approximately 85 x 70 x 100 mm, looks like a brake caliper, but its machining is quite demanding with its sloping surfaces, various radii and transitions. To mill the part out of a titanium block, SMEA previously used solid carbide tools and tools with indexable inserts in a simple design. The manufacturer could not be satisfied with the processing time of 6:38 hours, and so SMEA evaluated another tool supplier.
A taper milling cutter from MAPAL and the titanium component to be machined are clamped in the machine.
A taper milling cutter, which MAPAL designed as a custom tool for SME Aerospace, ensures clean radii, smooth transitions and perfect surfaces.   ©MAPAL
MAPAL Malaysia selected suitable tools and worked out a rough machining strategy. The technicians relied on the current tool portfolio for titanium machining, but also brought custom tools into play. Using the respective stored cutting data, they ran a simulation and calculated an expected machining time of 3:34 hours.
Five employees from SMEA and MAPAL stand in front of a machine.
Fine tuning the process on the machine (from left): Kien Keng Mak (Senior Sales and Application Engineer MAPAL Malaysia), Markus Beerhalter (Global Project Engineer MAPAL), Kang Hum Lim (Managing Director MAPAL Malaysia), Dian Winaryanto and Inan Akub (both machine operators at SMEA).   ©MAPAL

The Malaysian subsidiary then approached the titanium specialists at MAPAL’s headquarters in Aalen with this concept. There, they were amazed at the predicted time savings of almost 50 per cent. To verify the design, the TET-CAM team simulated the machining process again, with a particular focus on roughing, which made up about 65 per cent of the cycle time. In cooperation with the R&D department, machining strategies with solid carbide custom tools were developed and perfectly implemented in the CAD/CAM system Catia by MAPAL Malaysia. The project team says that this worked above all thanks to the excellent, open communication of all those involved. In this way, the specified contours of the part could be machined exactly from the solid.”

“We can only get the greatest possible customer benefit by running a simulation. Our TET-CAM team is the key to these kinds of projects here”, acknowledges Jens Ilg, who supports aerospace customers at MAPAL as Business Development Manager. “The team knows what the machine can do, what the machining should look like and how powerful our tools are.” In the end, the values from Kuala Lumpur and Aalen were very similar.
 

Simpler logistics thanks to indexable inserts

Das Bild zeigt einen Wendeschneidplattenfräser, der in der maschine eingespannt ist.
Für die Flächen in der ersten Aufspannung wählte MAPAL Wendeschneidplattenfräser. Die Wendeschneidplatten können in Malaysia recycelt werden, was die Zahl der Werkzeuge, die zum Nachschleifen nach Deutschland müssen, auf ein Minimum reduziert.   ©MAPAL
In Aalen wurde das Werkzeugkonzept noch etwas verfeinert, was die Taktzeit weiter verkürzte. Für die Werkzeuge gab der Hersteller nun auch Standzeiten mit an. Wo möglich, wurden die ursprünglich zum Schruppen vorgesehenen Vollhartmetallwerkzeuge durch Werkzeuge mit Wendeschneidplatten ersetzt. Damit gelang es, die Zahl der Werkzeuge, die wegen ihrer komplexen Geometrie zum Nachschleifen nach Deutschland geschickt werden müssen, auf ein Minimum zu begrenzen. Wendeschneidplatten können vor Ort in Malaysia recycelt werden. Das steigert die Nachhaltigkeit der Serienproduktion erheblich. 
Ein Linsenkopffräser, eingespannt in ein UNIQ Mill Chuck von MAPAL, bearbeitet das Bauteil.
Ein leistungsfähiges Duo zur Bearbeitung von Seitenrand und verschiedenen Radien: Ein Linsenkopffräser in Sonderausführung und das Hydrodehnspannfutter.   ©MAPAL

Um für den Kunden die Bearbeitungszeit des Bauteils um die prognostizierten 50 Prozent zu reduzieren, hat es MAPAL nicht dabei belassen, die zuvor benutzten Werkzeuge durch Hightech-Werkzeuge für Titan zu ersetzen. Vielmehr haben die Spezialisten den kompletten Prozess analysiert und clevere Programmiertricks, Werkzeugfeatures und Bearbeitungsstrategien eingesetzt. Dabei entschied man sich für eine Bearbeitung in drei Aufspannungen, um eine Deformation des Bauteils beim Fräsen zu verhindern. MAPAL Malaysia hat die Spannvorrichtungen dafür selber ausgelegt. Auch die passenden Werkzeughalter kamen von MAPAL. Sie gewährleisten, dass die Kühlmittelzufuhr optimal an die Schneide gelangt und eine zuverlässige Späneabfuhr gegeben ist. Beides ist bei der Titanbearbeitung sehr wichtig, um schnellen Werkzeugverschleiß zu vermeiden. Sicherheitshalber wurde neben der internen Kühlmittelzufuhr auch noch eine Außenkühlung zugeschaltet. 

Die MAPAL Spezialisten vervollständigten das Rundum-sorglos-Paket für SMEA durch die Programmierung des Bauteils: Direkt auf dem Rechner des Kunden, mit den Daten der Maschine, auf welcher die Bearbeitung stattfinden sollte, einer DMC 65 monoBlock. 
 

In drei Aufspannungen prozesssicher zum Ziel

Der OptiMill-Tro-Titan ist bei der Bearbeitung des Titanbauteils zu sehen.
Große Effizienz beim Taschenfräsen: Der Trochoidalfräser OptiMill-Tro-Titan.   ©MAPAL
In der ersten Aufspannung werden die Flächen für den Bracket Lever Stop gefräst und ein Schwalbenschwanz angebracht. Der OptiMill-Tro-Titan kommt für das Trochoidalfräsen der Tasche zum Einsatz und ist für das Gros der Taktzeiteinsparung verantwortlich. Seitenrand und verschiedene Radien werden mit einem Linsenkopffräser und einem Kegelfräser je in Sonderausführung in einer Aufspannung bearbeitet. Schneidwinkel, Substrate und Beschichtungen basieren dabei auf den Erkenntnissen, die MAPAL bei der Entwicklung seiner Standardwerkzeuge für Titan gewonnen hat. Während für die Schruppbearbeitung nach Möglichkeit Werkzeuge mit Wendeschneidplatten eingesetzt werden, kommen beim Schlichten überwiegend Vollhartmetallwerkzeuge zum Zug, um saubere Oberflächen zu erzielen. „Wir haben bei diesem Projekt eine gute Kombination aus Vollhartmetall- und Wendeschneidplattentechnologie gefunden“, kommentiert Jens Ilg.
Drei Mitarbeiter von SMEA und MAPAL stehen vor einer Maschine.
Arbeiteten in Kuala Lumpur gut zusammen (v.l.): Suhaimi Bin Saeh (Maschinenbediener SMEA), Markus Beerhalter (Global Project Engineer MAPAL) und Kien Keng Mak (Senior Sales and Application Engineer MAPAL Malaysia).   ©MAPAL

Damit am Ende nichts mehr schief geht, unterstützte Global Project Engineer Markus Beerhalter das Team von MAPAL Malaysia beim Einfahren. „Markus ist unser Mann für wichtige und kritische Fälle in Asien“, sagt Jens Ilg. „Er ist seit vielen Jahren für MAPAL tätig, kennt sich aus mit Werkzeuganwendungen und ist sehr gut vernetzt.“ Vor Ort konnte Beerhalter sein Know-how in der Titanbearbeitung einbringen. „Bei Titan klingt das Geräusch während der Zerspanung sehr unterschiedlich“, berichtet er. „Bei der Optimierung der Schnittwerte beziehen wir daher auch den Sound der Bearbeitung mit ein. Vibrationen oder schlechte Kühlung wirken sich sehr negativ auf die Standzeit der Werkzeuge und die Qualität des Bauteils aus. Wenn ein Mitarbeiter zum ersten Mal Titanwerkzeuge einsetzt, tut er sich etwas schwer, dies zu erkennen, weil die Schnittwerte sich erheblich von der Bearbeitung anderer Materialien unterscheiden.“ Trotzdem wurde zum Einfahren Dummy-Material benutzt, um sicherzustellen, dass die Fünf-Achs-Bearbeitung ohne Hindernisse läuft und wirklich keine Störkonturen im Weg sind. Die Serienproduktion konnte 
daraufhin anlaufen, ohne Ausschuss mit dem teuren Rohmaterial produziert zu haben.

Die Bearbeitungszeit wurde schließlich auf 3:20 Stunden verkürzt und liegt damit noch 14 Minuten unter der vereinbarten Zeit. Mit diesem Resultat und der Betreuung durch MAPAL ist SME Aerospace sehr zufrieden. Als nächstes ist bereits ein sehr ähnliches Bauteil im Gespräch, nämlich ein Stopper für die Querruderumlenkung.
 


Kathrin Rehor, PR Project Manager bei MAPAL

Kontakt

Kathrin Rehor Public Relations Kathrin.Rehor@mapal.com Tel.: +49 7361 585 3342


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