Turboschnelle Rechenleistung

Turboschnelle Rechenleistung

März 2015

 

ABB Turbo Systems kann dank einer CNC-Lösung von Rexroth die Turbinenschaufeln für Turbolader schnell und präzise produzieren.

Die Geschichte beginnt mit dem im schweizerischen Winterthur geborenen Alfred Büchi, der vor über hundert Jahren den Turbo­lader erfand. Ihn störte, dass bei Verbrennungsmotoren ein Großteil der Energie einfach verpufft, und er suchte daher nach einer Lösung, die den Wirkungsgrad von Motoren erhöht. Das Prinzip: Die Abgase, die bei der Verbrennung entstehen, setzen eine Turbinenschaufel in Bewegung, die über eine Welle einen Verdichter antreibt. So gelangt mehr Kraftstoff-Luft-Gemisch in den Zylinder und die Leistung des Motors steigt. Heute ist der Turbolader bei Dieselmotoren nicht mehr wegzudenken – und einer der größten Hersteller hat seinen Sitz in der Schweiz: ABB Turbo Systems aus Baden. Das Unternehmen stellt Turbolader für Containerschiffe, schnelle Fähren und über mehrere Stockwerke reichende Minenfahrzeuge her. Sie verdreifachen die Leistung der Dieselmotoren, reduzieren die Emissionen und sparen rund zehn Prozent Treibstoff ein. Damit dies gelingt, müssen die Turbinenschaufeln bei bis zu 600 Grad Celsius und 14.000 Umdrehungen pro Minute perfekt funktionieren. Ihre Form und Oberflächenbeschaffenheit sind für den Wirkungsgrad des Turboladers entscheidend.

Um 40 Prozent schneller

ABB Turbo Systems suchte daher nach einer Lösung, die schnell und zuverlässig Turbinenschaufeln mit perfekten Strömungsprofilen produziert, und wurde bei der Liechti Engineering AG fündig, ebenfalls ein Schweizer Unternehmen. Zwei Bearbeitungszentren vom Typ Turbomill 800 g boten genau das, was ABB Turbo Systems brauchte. Und bei dieser Maschine spielt Know-how von Bosch Rexroth eine entscheidende Rolle: Zur Leistungsstärke der Maschinen trägt das CNC-System IndraMotion MTX wesentlich bei.

Die Produktion der Turbinenschaufeln beginnt mit einem einfachen Quader aus einer speziellen Stahllegierung, der bis zu 25 Kilogramm schwer ist. Je nach Größe verlässt er die Anlage nach 33 bis 52 Minuten als einbaufertige Turbinenschaufel, inklusive eingravierter Seriennummer – eine Nachbearbeitung entfällt. Momentan produzieren die Bearbeitungszentren sechs unterschiedliche Schaufelgrößen mit sieben möglichen Anstellwinkeln. Die beiden Turbomill 800 g müssen dabei wahre Präzisionsarbeit leisten, denn das Strömungsprofil der Schaufel ist entscheidend für die Leistungsfähigkeit des Turboladers. „Bei einer Fertigungstoleranz von 0,008 Millimetern brauchen wir eine Maschine, die den Prozess sicher beherrscht und mit hoher Wiederholgenauigkeit arbeitet“, erläutert Cyrill Arnet, Manager für Technologie und Investmentprojekte bei ABB Turbo Systems. Möglich macht dies die enorme Rechenleistung von IndraMotion MTX mit dezentral verteilter Steuerungs- und Antriebsintelligenz. Die Komplettlösung aus CNC-Steuerung und Antrieben stimmt die Bewegung der fünf Achsen im Millisekundentakt ab. Die Besonderheit bei der Programmierung der IndraMotion MTX besteht darin, dass sie nicht nur die Geometrie, sondern auch den Bearbeitungsvorschub in jedem einzelnen NC-Satz mit ausgibt. Sollvorgaben lassen sich so exakt einhalten – das sorgt für eine optimale Qualität der Turbinenschaufeln. Zudem konnte ABB Turbo Systems das Fertigungstempo um 40 Prozent steigern. „Für uns ist Produktivität entscheidend, weil wir große Stückzahlen fertigen“, betont Arnet.

Fans von Indra-Motion MTX: Für Cyrill Arnet (links) sind Schnelligkeit, Präzision und Lebensdauer entscheidend. Eduard Kuhn ist von der Menüführung begeistert.

Fans von Indra-Motion MTX: Für Cyrill Arnet (links) sind Schnelligkeit, Präzision und Lebensdauer entscheidend. Eduard Kuhn ist von der Menüführung begeistert.

 

Höhere Standzeiten, weniger Verschleiß

Neben Schnelligkeit und Präzision spielt die Lebensdauer eine entscheidende Rolle. Denn die hohe Bearbeitungsgeschwindigkeit hat ihren Preis: „Wenn wir schneller produzieren, steigt unweigerlich der Verschleiß. Wir fahren deshalb ein Optimum zwischen Standzeiten und Fertigungszeiten“, erklärt Arnet. Mit der Technik von Bosch Rexroth als Basis und den damit möglichen antriebstechnischen „Fahrwerksabstimmungen“ ist eine höhere Standzeit gelungen. Durch das nahtlose Ineinandergreifen von Elektromechanik, Antriebsregelung und Motion Control sind zum einen schnelle und exakte Bearbeitungen möglich, zum anderen führen die präzisen und sanften Maschinenbewegungen auch dazu, dass die Werkzeuge länger scharf bleiben. Das senkt die Werkzeugkosten.

Einfache Bedienung

Wie einfach die Bedienung der Turbomill 800 g ist, weiß Eduard Kuhn. Er bedient die Maschine und ist von der komfortablen und leicht verständlichen Menüführung begeistert: „Bei der Visualisierung kommen wir mit wenigen Einstellungen schnell zum Ergebnis. Bosch Rexroth hat das sehr gut aufgebaut.“ Für den

Arbeitsalltag ist das eine enorme Erleichterung. Es reicht ein Produktionsmitarbeiter, um zwei Anlagen inklusive des Messtechnikbereichs zu bedienen, und neue Mitarbeiter sind schnell eingelernt. Ein Werkzeugwechsel lässt sich sehr schnell durchführen, ohne dass sich der Bediener durch zahlreiche Menüebenen klicken muss. Kuhn und Arnet sind sich daher einig, dass die gute Bedienbarkeit der IndraMotion MTX für ABB ebenfalls ein ausschlaggebendes Kaufargument war.

 
 
 

Aus einem Stahlquader wird in einer Maschine die einbaufertige Turbinenschaufel – völlig ohne Nachbearbeitung.