Metallumformung in der Luftfahrt: Präzisionstechnik für Hochleistungsbauteile
Umformverfahren für die Luftfahrtindustrie
Die Metallumformung bildet das Fundament für die Fertigung hochbelastbarer Bauteile in der Luft- und Raumfahrt. Im Gegensatz zur spanenden Bearbeitung werden dabei keine Materialien entfernt, sondern durch plastische Verformung in die gewünschte Geometrie gebracht. Dies spart Ressourcen und erhält die Materialintegrität, während gleichzeitig komplexe Formen mit höchster Wiederholgenauigkeit realisierbar sind.
Kaltumformung und Hydroforming
Bei der Kaltumformung erfolgt die Verformung bei Raumtemperatur, was zu einer Erhöhung der Festigkeit des Materials führt. Das Unternehmen BUTTING setzt hierbei auf moderne Umformtechnik mit Presskräften von bis zu 200 Tonnen. Das Spektrum umfasst Verfahren wie Hydroforming, Bördeln, Aushalsen, Einziehen, Aufweiten, Sicken und Tiefziehen. Dabei profitieren Kunden von hoher Flexibilität bezüglich Rohrmaßen und exakter Einhaltung geforderter Innen- und Außendurchmesser.
Für die präzise Blechumformung kommen bei Almega NC-gesteuerte Trumpf Abkantpressen mit bis zu 250 Tonnen Presskraft zum Einsatz. Diese ermöglichen die Bearbeitung von Blechen bis zu vier Metern Länge mit Winkeltoleranzen von ±0,5 Grad und Längentoleranzen im Zehntel-Millimeter-Bereich.
Halbwarmumformung für Hochleistungswerkstoffe
Die Halbwarmumformung gewinnt bei der Verarbeitung von hochfesten Legierungen zunehmend an Bedeutung. Bei Temperaturen zwischen 500 °C und 900 °C (je nach Material) lassen sich Titanlegierungen, hochfeste nichtrostende Stähle und Superlegierungen wie Inconel 718 formen. Dies reduziert das Risiko der Rissbildung bei gleichzeitig geringerem Werkzeugverschleiß als bei der Kaltumformung und höherer Präzision als beim Warmschmieden.
Carlo Salvi, spezialisiert auf Umformmaschinen, setzt hierbei auf Induktionserwärmungsanlagen mit optischen Pyrometern für präzise Temperaturkontrollen bis 1000 °C. Dies ermöglicht die Fertigung komplexer Strukturbauteile, Turbinenschaufeln und Scheiben mit engen Toleranzen und optimierten mechanischen Eigenschaften.
Rohrbiegetechnik und Dornbiegen
Für die Fertigung von Leitungen für Luft und Fluide sind präzise Biegeverfahren essenziell. Die BLM GROUP bietet vollelektrische Rohrbiegemaschinen an, die die gleiche Qualität und Präzision garantieren wie Laserschneidsysteme.
Die T-bend-Dornbiegemaschine von Transfluid wurde speziell für die Luftfahrt entwickelt und verarbeitet Titan-, Aluminium- und Edelstahlrohre bis 60 mm Durchmesser bei Wandstärken von 0,5 bis 1,5 mm. Besonders sicherheitskritisch ist die integrierte Kontrolle der Wandstärkenschwächung während des Biegeprozesses, um die strukturelle Integrität zu gewährleisten. Moderne Sequenzsteuerungen synchronisieren alle Bewegungsachsen lückenlos, um Radien von 1xD zu realisieren.
Die Welte Rohrbiegetechnik biegt Rohre aus Stahl, Edelstahl und Aluminium im Durchmesserbereich von 4 mm bis 150 mm mit Verfahren wie Dornbiegen (Rotationszugbiegen), Freiform- und Rollenbiegen. Franz Iten AG ergänzt dies durch Spezialisierung auf Prototypen und Kleinserien mit CNC-gesteuerten Maschinen sowie eigenem Werkzeugbau für individuelle Querschnitte.
Materialien und deren spezifische Bearbeitung
Titanlegierungen und Superlegierungen
Titanlegierungen sind aufgrund ihrer Kombination aus geringem Gewicht, hoher Festigkeit und ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit unverzichtbar für Luftfahrtstrukturen. Die Halbwarmumformung bei kontrollierten Temperaturen ermöglicht die Herstellung von Befestigungssystemen und Rahmenkomponenten ohne Materialfehler.
Superlegierungen wie Inconel 718 finden Anwendung in Turbinenteilen wie Schaufeln, Scheiben und Ringen. Diese Materialien behalten ihre mechanischen Eigenschaften auch bei extremen thermischen Schwankungen bei, was für Triebwerkskomponenten essenziell ist.
Aluminium und Leichtbau
Aluminiumlegierungen dominieren aufgrund ihres geringen Gewichts die Flugzeugkonstruktion. Präzise Umformverfahren ermöglichen die Herstellung von Verkleidungselementen und Tragstrukturen. Die EPG AG bietet mit der Sol-Gel-Beschichtung Saphiral eine Oberflächenveredelung für Aluminiumbauteile, die homogene Oberflächenqualität und hohe Beständigkeit gegen Korrosion und Abrieb bietet – eine Alternative zum konventionellen Eloxal-Verfahren.
Schweizer Technologies realisiert präzise Aluminiumumformungen mit Fokus auf geringes Gewicht und hohe Stabilität für Anwendungen in Elektronik und Maschinenbau.
Qualitätsanforderungen und Präzision
Toleranzen und Prozesskontrolle
Die Luftfahrtindustrie verlangt nach Bauteilen, die einer Lebensdauer von 30 Jahren und extremen Belastungen standhalten. Dies erfordert präzise Prozesskontrollen während der gesamten Fertigung. Moderne CNC-gesteuerte Umformmaschinen garantieren reproduzierbare Qualität bei Winkeltoleranzen von ±0,5° und Maßhaltigkeit im Zehntel-Millimeter-Bereich.
Bei der Rohrbearbeitung kommt das Rotationszubiegeverfahren (Dornbiegen) als präziseste Methode zum Einsatz, da es durch Fixierung des Werkstücks zwischen Biegerolle und Klemmstück sowie stetige Rotation um die Biegeachse eine Übermäßige Materialaufstauchung verhindert und den Rohrquerschnitt erhält.
Zulassung und Zertifizierung
Die additive Fertigung und Umformung in der Luftfahrt unterliegt strengen Zulassungsverfahren durch EASA und FAA. Jedes Bauteil muss seine Eigenschaften nachweisen, da diese maßgeblich vom Fertigungsprozess selbst beeinflusst werden. Binder Technologie arbeitet als One-Stop-Shop für komplexe Metallbaugruppen und Triebwerksbauteile mit integrierter Wärmebehandlung und Schweißtechnik unter Einhaltung höchster Qualitätsstandards.
Zertifizierungen nach DIN EN 15085-2 sowie DIN 2303 und ISO 9001:2015 sichern bei Spezialisten wie Welte die Qualität der Fertigungsprozesse ab und gewährleisten die Einhaltung strenger Arbeits- und Umweltschutzrichtlinien.