09.11.2023

Doppelt so schnell zum Titanbauteil

SME Aerospace Malaysia setzt auf MAPAL Werkzeuge

Mit dem Wunsch nach einer schnelleren Bearbeitungszeit für ein Bauteil ist der Flugzeugzulieferer SME Aerospace auf MAPAL Malaysia zugekommen. Titanwerkzeuge der neuesten Generation und eine verbesserte Bearbeitungsstrategie machten eine Zeitersparnis von über drei Stunden pro Teil möglich.

Das Projektteam bestehend aus acht Mitarbeitern von SMEA und MAPAL steht vor einem Flugzeug.
  • Das Projektteam bestehend aus acht Mitarbeitern von SMEA und MAPAL steht vor einem Flugzeug.
  • Das Bild zeigt einen Wendeschneidplattenfräser, der in der maschine eingespannt ist.
  • Der untere Teil des Titanbauteils ist zu sehen.
  • Der OptiMill-Tro-Titan ist bei der Bearbeitung des Titanbauteils zu sehen.
  • Ein Linsenkopffräser, eingespannt in ein UNIQ Mill Chuck von MAPAL, bearbeitet das Bauteil.
  • Ein Kegelfräser von MAPAL sowie das zu bearbeitende Titanbauteil sind in der Maschine eingespannt.
  • Drei Mitarbeiter von SMEA und MAPAL stehen vor einer Maschine.
  • Fünf Mitarbeiter von SMEA und MAPAL stehen vor einer Maschine.

In Kuala Lumpur fertigt SME Aerospace (SMEA) Bauteile für wichtige Flugzeughersteller, darunter Boeing und Airbus. Das Unternehmen stellt keine Prototypen her, sondern hat sich ganz auf die Serienproduktion von Komponenten konzentriert. Bei typischen Losgrößen im oberen zweistelligen Bereich kommen pro Jahr über eine Million Teile ganz unterschiedlicher Größe zusammen. Das Unternehmen beschäftigt in Malaysia rund 800 Mitarbeiter und ist mit einem modernen Maschinenpark sehr gut aufgestellt, um in der Fertigung die erforderliche Performance zu erreichen.

Der Kostendruck im globalen Business ist auch beim Zulieferer in Malaysia angekommen. Der überwiegende Teil der Werkstücke besteht aus Aluminium. SME Aerospace kann auf seinen Maschinen Strukturbauteile bis zu einer Größe von vier Metern zerspanen. 

Derzeit fertigt der Zulieferer nur wenige Titanbauteile, will diesen Bereich aber ausbauen. Dafür erachtet es SMEA als notwendig, die Produktivität in der Titanbearbeitung zu erhöhen, um einen höheren Output auf den Maschinen zu erreichen. Für die Bearbeitung eines speziellen Bauteils wandte sich das Unternehmen dafür an MAPAL Malaysia. Der asiatische Standort von MAPAL besteht seit 2008 und ist ebenfalls im Großraum Kuala Lumpur angesiedelt. Geleitet wird die Niederlassung von Kang Hum Lim. Die 17 Mitarbeiter sind überwiegend schon lange im Unternehmen tätig und verfügen über einen hohen Kenntnisstand. 

Die Niederlassung bietet das gesamte Produkt- und Leistungsspektrum von MAPAL an, dazu umfassende technische Unterstützung. Neben dem Vertrieb gibt es vor Ort auch eine Fertigung einfacher Vollhartmetallwerkzeuge und einen Nachschleifservice. Zum Beschichten arbeitet man mit lokalen Firmen zusammen. Viele Kunden von MAPAL Malaysia kommen aus dem Automotive-Bereich, aber auch die Luftfahrt spielt eine immer größere Rolle. Für das neue Projekt mit SME Aerospace konnte MAPAL Malaysia auf die Erfahrung von Senior Sales and Application Engineer Kien Keng Mak mit dem CAD/CAM-System Catia bauen. Vor seinem Einstieg bei MAPAL war er viele Jahre bei einem Unternehmen beschäftigt, das Strukturteile für die Luft- und Raumfahrtindustrie herstellt. Für das neue Projekt bei SME Aerospace waren seine Programmierkenntnisse mit dem CAD/CAM-System Catia besonders hilfreich, da es die vorgegebenen Konturen des aus dem Vollen zu fräsenden Luftfahrtteils auf der Maschine korrekt umsetzte.
 

Das Projektteam bestehend aus acht Mitarbeitern von SMEA und MAPAL steht vor einem Flugzeug.
Das Projektteam mit Mitarbeitern von SME Aerospace und MAPAL in Malaysia (v.l.): Noramin Nazar Shah, Mohd Farid, Kang Hum Lim, Omar Joizuddin, Markus Beerhalter, Muhammad Faizal, Sumitro Setianto, Wan Zulkifli und Kien Keng Mak.   ©MAPAL

Bauteil für den Airbus A320

Die Komponente, für welche SME Aerospace MAPAL Malaysia mit ins Boot geholt hat, ist ein Bauteil für einen Airbus A320. SMEA produziert davon seit einigen Jahren schon jeden Monat etwa 40 Stück. Das etwa 85 x 70 x 100 mm große Bauteil erinnert auf den ersten Blick an einen Bremssattel, ist in der Bearbeitung mit seinen schrägen Flächen, verschiedenen Radien und Übergängen aber durchaus anspruchsvoll. Um das Teil aus einem Titanblock heraus zu fräsen, setzte SMEA bislang Vollhartmetallwerkzeuge und Werkzeuge mit Wendeschneidplatten in einfacher Ausführung ein. Mit der Prozessdauer von 6:38 Stunden, durch die viel Maschinenzeit gebunden wurde, war der Fertiger unzufrieden und hat sich daher nach einem anderen Werkzeuglieferanten umgesehen. 
Ein Kegelfräser von MAPAL sowie das zu bearbeitende Titanbauteil sind in der Maschine eingespannt.
Für saubere Radien, glatte Übergänge und perfekte Oberflächen sorgt ein Kegelfräser, den MAPAL als Sonderwerkzeug für SME Aerospace auslegte.   ©MAPAL
MAPAL Malaysia wählte geeignete Werkzeuge aus und erarbeitete eine grobe Bearbeitungsstrategie. Die Techniker stützten sich dabei auf das aktuelle Werkzeugportfolio für die Titanbearbeitung, brachten aber auch bereits Sonderwerkzeuge ins Spiel. Anhand der jeweils hinterlegten Schnittdaten erstellten sie eine Simulation und errechneten eine zu erwartende Bearbeitungszeit von 3:34 Stunden. 
Fünf Mitarbeiter von SMEA und MAPAL stehen vor einer Maschine.
Beim Feintuning des Prozesses an der Maschine (v.l.): 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 und Inan Akub (beide Maschinenbediener bei SMEA).   ©MAPAL

Mit diesem Konzept kam die malaysische Niederlassung auf die Titan-Spezialisten im Stammwerk Aalen zu. Dort staunte man über die prognostizierte Zeitersparnis von fast 50 Prozent. Um die Ausarbeitung zu verifizieren, hat das TET-CAM-Team die Bearbeitung erneut simuliert, wobei das Interesse vor allem der Schruppbearbeitung galt, die etwa 65 Prozent der Zykluszeit bestimmte. In Zusammenarbeit mit der R&D-Abteilung wurden Bearbeitungsstrategien mit Vollhartmetall-Sonderwerkzeugen entwickelt und in das CAD/CAM System Catia von MAPAL Malaysia implementiert. Das habe vor allem dank der hervorragenden, offenen Kommunikation aller Beteiligten funktioniert, heißt es aus dem Projektteam. „Die vorgegebenen Konturen des Bauteils konnten so exakt aus dem Vollen zerspant werden.“

„Den größtmöglichen Kundennutzen bekommen wir nur über eine Simulation heraus. Unser TET-CAM-Team ist hier der Schlüssel zu solchen Projekten“, weiß Jens Ilg, der bei MAPAL als Business Development Manager Luftfahrtkunden betreut. „Das Team weiß, was die Maschine kann, wie die Bearbeitung aussehen sollte und wie leistungsfähig unsere Werkzeuge sind.“ Die Werte aus Kuala Lumpur und Aalen stimmten schließlich sehr gut miteinander überein.
 

Einfachere Logistik durch Wendeschneidplatten

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. 
A raised head cutter, clamped in a UNIQ Mill Chuck from MAPAL, machines the component.
A powerful duo for machining lateral margin and various radii: A specially designed raised head cutter and the hydraulic chuck UNIQ Mill Chuck.   ©MAPAL

In order to reduce the machining time of the part by the predicted 50 per cent for the customer, MAPAL did not stop at replacing the previously used tools with high-tech tools for titanium. Instead, the specialists analysed the entire process and used clever programming tricks, tool features and machining strategies. The decision was made to machine in three clamping setups in order to prevent the part from deforming during milling. MAPAL Malaysia has designed the clamping fixtures for this itself. The matching chucks also came from MAPAL. They ensure that the coolant supply reaches the cutting edges perfectly and that there is reliable chip removal. Both are very important in titanium machining to avoid rapid tool wear. To be on the safe side, an external cooling system was included in addition to the internal coolant supply.

The MAPAL specialists completed the package deal for SMEA by programming the part directly on the customer’s computer, with the data of the machine on which the machining was to take place – a DMC 65 monoBlock.
 

Reliably hitting the target in three clamping setups

The OptiMill-Tro-Titan can be seen processing the titanium component.
High-efficiency pocket milling: The OptiMill-Tro-Titan trochoidal solid carbide milling cutter.   ©MAPAL
In the first clamping setup, the surfaces for the bracket lever stop are milled and a dovetail is attached. The OptiMill-Tro-Titan is used for trochoidal milling of the pocket and is responsible for most of the cycle time savings. The side edge and various radii are machined with a raised head cutter and a taper milling cutter, each in a special design, in one clamping setup. Cutting angles, substrates and coatings are based on the knowledge MAPAL has gained in developing its standard tools for titanium. While tools with indexable inserts are used wherever possible for roughing, solid carbide tools are predominantly used for finishing in order to achieve clean surfaces. “We found a good combination of solid carbide and indexable insert technology for this project”, Ilg comments.
Three employees from SMEA and MAPAL stand in front of a machine.
Working well together in Kuala Lumpur (from left): Suhaimi Bin Saeh (Machine Operator SMEA), Markus Beerhalter (Global Project Engineer MAPAL) and Kien Keng Mak (Senior Sales and Application Engineer MAPAL Malaysia).   ©MAPAL

To ensure that nothing went wrong in the end, Global Project Engineer Markus Beerhalter supported the MAPAL Malaysia team during the commissioning. “Markus is our man for important and critical jobs in Asia”, says Ilg. “He has been with MAPAL for many years, knows tool applications and is very well connected.” Beerhalter was able to contribute his expertise in titanium machining on site. “With titanium, the noise during machining sounds very different”, he reports. “This is why, when optimising the cutting values, we also include the sound of the machining. Vibrations or poor cooling have a very negative effect on the tool life and the quality of the part. When an employee uses titanium tools for the first time, they find it a difficult to recognise this because the cutting values differ considerably from machining other materials.” Nevertheless, dummy material was used for commissioning to ensure that the five-axes machining runs without hindrances and that there really are no tool restrictions in the way. Series production could then start without producing rejects with the expensive raw material.

The machining time was finally reduced to 3:20 hours, which is an additional 14 minutes below the time agreed. SME Aerospace is very satisfied with this result as well as the support from MAPAL. Next, a very similar part is already being discussed, namely a stopper for aileron reversing. 
 


Kathrin Rehor, PR Project Manager at MAPAL

Contact

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


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