Prozesse und Kontrolle heute

22.08.2023 CGTech Ltd

Als Luft- und Raumfahrtzulieferer ist die RO-RA Aviation Systems GmbH insbesondere in der Produktion komplexer, hochpräziser und schwer zerspanbarer Komponenten sehr erfolgreich. Bei der Nachfrage nach qualitativ hochwertigen Komponenten ist es wichtig, dass die Prozesse sicher und stabil sind. Für maximale Prozesssicherheit und bestmögliche Leistung nutzt RO-RA die CNC-Simulations-, Verifizierungs- und Optimierungssoftware VERICUT, einschließlich des Fräsmoduls VERICUT Force. Das Ergebnis: keine Maschinenausfälle mehr und eine Zeitersparnis von bis zu 25 Prozent pro Bauteil.

Die RO-RA Aviation Systems GmbH kümmert sich seit 2006 um die technische Ausrüstung von Flugzeugen aller Art. Das Unternehmen mit Sitz in Schörfling am Attersee (Oberösterreich) und derzeit 190 Mitarbeitern entwickelt und produziert vor allem Funktionsbaugruppen und Präzisionsteile Teile für die Luftfahrtindustrie. Zu den Produkten gehören Zug- und Schubstangen, hochpräzise Komponenten und Mechanismen, die in Zivil- oder Geschäftsflugzeugen, Hubschraubern und deren Triebwerken eingesetzt werden.

Innovative und kreative Lösungen

RO-RA hat sich weltweit vor allem durch innovative und kreative Lösungen sowohl in der Entwicklung als auch in der Produktion einen Namen gemacht. „Vorentwicklung, Berechnung, Konstruktion und Qualifizierung sowie Prototypenfertigung sind wesentliche Bestandteile unseres Geschäftsmodells“, betont Geschäftsführer Helmut Wiesenberger. Ein Erfolgsfaktor bei RO-RA ist die Digitalisierung von Entwicklungs- und Fertigungsprozessen. Dazu gehört die Vernetzung aller Engineering- und Prüfprozesse im Unternehmen. „Durch den Aufbau digitaler Zwillinge in der Produkt- und Prozessentwicklung erzielen wir deutliche Verbesserungen der Time-to-Market“, so Wiesenberger weiter. Darüber hinaus schaffen flexible Automatisierungssysteme in der Produktion Wettbewerbsfähigkeit im Herzen Europas. Denn auch bei komplexen Motorteilen aus Superlegierungen wird eine höchstmögliche Produktionskapazität erreicht. Auch deshalb ist die Auftragslage bei RO-RA nach den sehr schwierigen „Corona-Jahren“ wieder hervorragend. „Sowohl unsere aktuelle Auslastung als auch der Ausblick auf das nächste Jahr stimmen mich sehr zuversichtlich“, sagt Wiesenberger.

90 Prozent Automatisierungsanteil In der Luftfahrtindustrie werden überwiegend leichte und oft hitzebeständige Materialien verwendet, die jedoch nur bedingt gut zu verarbeiten sind. Das über die Jahre erworbene Bearbeitungs-Know-how ist eines der Alleinstellungsmerkmale von RO-RA. „Neben der Bearbeitung von hochlegiertem Stahl, Titan und Aluminium sind wir auf hochfeste Nickelbasislegierungen spezialisiert“, sagt Patrick Fellinger, Leiter Engineering bei RORA, und ergänzt: „Mit unseren Fertigungstechnologien sind wir dazu in der Lage.“ hochkomplexe Geometrien sowie Verzahnungen sehr wirtschaftlich mittels Wälzschälen oder Wälzfräsen herstellen.“ Auch der Maschinenpark ist hochwertig. Mit über 30 hochmodernen Werkzeugmaschinen und rund 90 Prozent Automatisierung, darunter sieben Roboterstationen, können Werkstücke bis zu einem maximalen Durchmesser von 300 mm bzw. 850 x 700 x 500 mm (X/Y/Z) bearbeitet werden fast rund um die Uhr.

Für Unternehmen aus den Bereichen Maschinenbau, Automotive und Medizintechnik bietet das Unternehmen auch hochwertige CNC-Lohnfertigung an. „Einerseits erledigen wir unsere CNC-Dreh- und Fräsarbeiten zu einem fairen Preis und andererseits liefern wir die Qualitätsstandards der Luftfahrtindustrie“, sagt RO-RA gelernter Werkzeugbautechniker, zu dessen Abteilung Konstruktion, Werkzeug gehört Management und CAM-Programmierung. Auch die Lehrlingsausbildung hat für RO-RA einen hohen Stellenwert, um Arbeitnehmer – insbesondere Zerspanungstechniker – bestmöglich auf die geforderten hohen Qualitätsstandards vorzubereiten.

Die rund 3.000 unterschiedlichen Bauteile bei RO-RA weisen oft hochkomplexe Geometrien auf. Sie müssen eine hohe Genauigkeit und bestmögliche Oberflächen aufweisen – eine Kombination, die eine kostengünstige Fertigung zu einer äußerst anspruchsvollen Aufgabe macht. RO-RA fertigt unter anderem komplexe Steckverbinder aus Aluminium für Flugzeugtreibstoffleitungen, bei denen die Zerspanungsrate bei rund 95 Prozent liegt. Das Bauteil muss außerdem nicht leitend sein, dh die Oberflächen müssen einwandfrei bearbeitet sein. Bisher kam es bei RO-RA trotz CAM-Simulation zu Maschinenausfällen, die natürlich zu Stillstandzeiten und Serviceeinsätzen führten. Um dies zu vermeiden und letztendlich die Prozesssicherheit zu erhöhen, führte RO-RA im Jahr 2018 nach einem Auswahlprozess die Simulations- und Optimierungssoftware VERICUT von CGTech ein. „Um solch anspruchsvolle Frästeile effizient und wirtschaftlich zu fertigen, waren wir auf der Suche nach einer Softwarelösung, die unsere NC-Programme vorab simuliert und auf eventuelle Probleme, wie zum Beispiel Kollisionen, überprüft“, sagt der Abteilungsleiter.

Tatsache ist, dass die CAM-Simulation „nur“ die Werkzeugwege simuliert und nicht den eigentlichen NC-Code. „Mit VERICUT erhalten wir eine virtuelle Maschine und einen digitalen Bearbeitungszwilling. „Das bedeutet, dass jeder Verfahrweg, den wir programmieren, auf 100 Prozent Prozesssicherheit überprüft wird“, begründet Fellinger die Entscheidung. „VERICUT kann jede CNC-Maschine simulieren, unabhängig vom Hersteller.“ Und selbstverständlich liefern wir auch die notwendigen Schnittstellen, die VERICUT in die spezifische Software-Herstellungsumgebung des Kunden integriert. „Unsere Simulationssoftware ist völlig unabhängig von der eingesetzten Steuerung, dem CAM-System und der CNC-Maschine“, sagt Dirk Weiß, verantwortlich für den Vertrieb in Deutschland und Österreich bei CGTech.

Laut Fellinger „ist die Software zudem sehr einfach zu bedienen – mit einem Mausklick werden die CAM-Daten in VERICUT geladen“ und Weiß ergänzt: „Der Simulationsvorgang dauert nur wenige Minuten mit nur geringem Unterschied zwischen der virtuellen Bearbeitungszeit.“ und die tatsächliche Bearbeitungszeit.“ Bei RO-RA wird jedes Fräsprogramm von VERICUT auf etwaige Fehler überprüft, bevor es an die Maschine gesendet wird. „Denn nur eine Fertigungssimulation der NC-Daten, also des Maschinencodes, bietet uns ausreichende Sicherheit für alle Bearbeitungsprozesse. Das Thema Abstürze gehört für uns definitiv der Vergangenheit an“, freut sich Fellinger über die Prozesssicherheit gewonnen.

Ausprobieren ohne Ausprobieren

Dank des über die Jahre gewachsenen Vertrauens in VERICUT konnte RO-RA auch die Prüfprozesse neuer Komponenten verbessern. „Früher wurden die Vorschübe beim Ausmustern deutlich reduziert. Das ist ein verständliches Vorgehen der Maschinenbediener – allerdings kam es dadurch meist zum Ausschuss des ersten Bauteils, zum Beispiel wegen unzureichender Oberflächen“, erklärt der Abteilungsleiter a gängiges Vorgehen, das den Mitarbeitern erst einmal aus dem Kopf gerissen werden muss. „Das geht nur durch Vertrauen in die Software“, bestätigt Weiß, der das auch aus vielen anderen Projekten kennt. Zur bestmöglichen Produktionsvorbereitung nutzt RO-RA außerdem die Werkzeugverwaltungssoftware WinTool und die realen Werkzeugdaten aus der Werkzeugvoreinstellung werden über einen Chip direkt an der Maschine ausgelesen.

Bis zu 20 Prozent Zeitersparnis mit Force

Seit einem Jahr nutzt RO-RA zusätzlich zu VERICUT das Force-Modul, um seine Bearbeitungsprozesse weiter zu optimieren. „Wir versuchen, die Produktion unserer Komponenten programm- und werkzeugtechnisch optimal auszunutzen – insbesondere bei wiederkehrenden Teilen. Mit Force haben wir nun einen weiteren ganz einfachen Hebel an der Hand, mit dem wir unsere Wettbewerbsfähigkeit weiter verbessern können“, sagt er ein glücklicher Fellinger.

VERICUT Force ist ein physikbasiertes Softwaremodul zur Optimierung von NC-Programmen. Es dient zur Analyse der Schnittbedingungen während des gesamten NC-Programmablaufs. Insbesondere wird die maximal zuverlässige Vorschubgeschwindigkeit für eine gegebene Schnittbedingung anhand der Belastung der Schneide, der Spindelleistung und der maximalen Spandicke bestimmt. „Bisher haben wir 35 verschiedene Bauteile mit Force optimiert und konnten je nach Material und Komplexität die Bearbeitungszeit um bis zu 25 Prozent reduzieren“, fasst Fellinger die bemerkenswerten Ergebnisse zusammen.

Mit Fokus auf schwer zu bearbeitende Materialien demonstrierte CGTech die Vorteile von Force sogar durch die Analyse einer Motorkomponente für RO-RA und konnte die Bearbeitungszeit sofort um 18 Prozent reduzieren (von 12 auf weniger als 10 Stunden). RO-RA musste CGTech lediglich das VERICUT-Projekt sowie zusätzliche Informationen wie das Material (in diesem Fall Inconel 718) sowie bestimmte Grenzwerte wie die maximale mittlere Spannweite zur Verfügung stellen. „Die Optimierung inklusive Simulation dauert bei einem solchen Bauteil rund zwei Stunden. Dank einer Wissensdatenbank mit entsprechenden Erfahrungswerten im Hintergrund liefert VERICUT Force auf Knopfdruck ein verbessertes NC-Programm“, sagt Weiß.

Neben der erheblichen Zeitersparnis profitiert RO-RA auch von einer verbesserten Schneidwerkzeugstandzeit (bis zu 40 Prozent bei Inconel oder Titan). „Bei Kraft geht es nicht darum, die Frässtrategien bestehender Programme oder die Werkzeugwege zu verändern. Vielmehr wird alles über den Vorschub geregelt, um zusätzliche Vorsprünge einzubringen. Die Geometrien werden nicht verändert“, geht Dirk Weiß ins Detail und fügt hinzu: „Kraft ermöglicht erstaunliche Verbesserungen.“ , insbesondere bei der Bearbeitung von schwer zerspanbaren Materialien und/oder komplexen Mehrachsoperationen.“ Aber auch bei Aluminiumbauteilen konnte RO-RA laut Patrick Fellinger sehr bemerkenswerte Ergebnisse erzielen: „Alles in allem haben sich die Investitionen in VERICUT und VERICUT Force für RO-RA innerhalb kürzester Zeit amortisiert – das können wir nicht.“ Stellen Sie sich länger vor, Sie würden ohne VERICUT arbeiten!“

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