Eine neue Art der Laserbearbeitung von Luft- und Raumfahrtkomponenten

Precision Aerospace, Phoenix, ist ein globaler Anbieter von Build-to-Print, komplex bearbeiteten Blechfertigungen. Das Unternehmen ist auf Schweiß- und mechanische Baugruppen für die Luft- und Raumfahrtindustrie spezialisiert, hauptsächlich für Motor- und Abgasanwendungen. Dazu gehören Diffusoren, Kompressorgehäuse, Düsen, Dichtungen und Statoren, Getriebegehäuse, Einlass- und Auslasskanäle, Brennkammern und Auskleidungen, Plenums und Eduktoren, Laufradabdeckungen und andere komplexe 3D-Baugruppen.

Hersteller von Luft- und Raumfahrttriebwerken wenden sich wegen der Fachkompetenz und Fertigungskapazitäten von Precision Aerospace zunehmend an Precision Aerospace, um diese gefertigten Triebwerkskomponenten und -baugruppen zu liefern.

Precision Aerospace hat kürzlich ein neues Laserdyne 795-Laserbearbeitungssystem mit Drehtisch installiert. Die Technologie ist der Schlüssel zu einer bedeutenden Expansion des Unternehmens zur Lieferung fortschrittlicher Triebwerkskomponenten an Luft- und Raumfahrthersteller, da die Branche seit Mitte 2021 einen Anstieg der Bestellungen für Flugzeugtriebwerke verzeichnet. Der neueste Laserdyne wurde im Rahmen einer neu angekündigten Inzahlungnahme eines Laserdyne 780 erworben, den Precision Aerospace mehr als 15 Jahre lang betrieb.

„Unser erster Einsatz des neuen Laserdyne 795-Systems war für große Brennkammerabdeckungen, die eine Laserbearbeitung erfordern“, sagte Mark Miller, Marketingdirektor von Precision Aerospace. „Luft- und Raumfahrtbrennkammern sind Komponenten, die jeweils Tausende von Dollar kosten, daher gibt es keinen Spielraum für Fehler – und Qualität ist die wichtigste Anforderung. Wir haben im letzten Jahr ein Wachstum von 18 Prozent bei großen Luft- und Raumfahrt- und Triebwerksherstellern sowie anderen erlebt. Die Hinzufügung des Laserdyne 795 ermöglicht uns also ein noch höheres Produktivitätsniveau mit qualitativ hochwertigen Ergebnissen.“

Der Laserdyne 795 ist ein 5-Achsen-Laserbearbeitungssystem zum Schweißen, Bohren und Schneiden mittelgroßer bis großer 3D-Teile mit einem einzigartigen beweglichen Strahlbewegungssystem, dem sogenannten BeamDirector.

Durch die Kombination höherer Geschwindigkeit und Beschleunigung ermöglicht der BeamDirector eine C-Achsen-Bewegung (Drehbewegung) von 900 Grad und eine D-Achsen-Bewegung (Neigung) von 300 Grad. Der BeamDirector zeichnet sich durch eine verbesserte Genauigkeit und Wiederholbarkeit aus und eliminiert potenzielle Verarbeitungsfehler für Precision Aerospace. Der BeamDirector verfügt über einen höheren Hilfsgas-Luftstrom, verstellbare Spiegel für eine einfache und genaue Strahlausrichtung sowie eine in einer Kassette montierte Linse und Abdeckschieber für einen schnellen und genauen Wechsel. Dank des robusten Designs und der verbesserten Bewegungssteuerung können Laserdyne-Systeme die Genauigkeits- und Wiederholbarkeitsspezifikationen bei allen Hilfsgasdrücken bis zu 20 bar (300 psi) einhalten.

Laut Angaben des Unternehmens ist der Laserdyne 795 für den Hochgeschwindigkeitsbetrieb ohne Kompromisse bei der mechanischen Genauigkeit konstruiert und das einzige standardmäßig gebaute Lasersystem, das volumetrische Genauigkeit in allen Achsen garantiert. Ein Hauptmerkmal der neuen Maschine ist ihre einzigartige Fähigkeit zum Bohren zylindrischer und geformter Löcher sowie zum Fasenschneiden in einer Vielzahl von Materialien, insbesondere in Luftfahrtmaterialien wie Titan und Inconel. Der Faserlaser des Systems liefert in Kombination mit SmartTechniques und der S94P-Steuerung die erforderliche gepulste Spitzenleistung für Bohranwendungen oder die CW-Leistung für Schneidanwendungen. Mit seiner offenen Rahmenarchitektur und dem beweglichen Balken eignet sich das voll ausgestattete 795-System (ohne Gehäuse für maximale Teilegröße/Konfigurationsflexibilität) gut für die breite Palette an Luft- und Raumfahrtkomponenten und -baugruppen von Precision Aerospace.

„Der Wechsel zwischen mehreren Parametersätzen erfolgt im Millisekunden-Zeitmaßstab, sodass unterschiedliche Laserprozesse und mehrere Operationen im gleichen Aufbau durchgeführt werden können. „Kein anderes System bot das nötige Maß an Kontrolle und Präzision, um die von unserem Kunden spezifizierte Qualität dauerhaft zu liefern“, sagte Miller von Precision Aerospace.

„Die OFC2 Absolute Mapping-Funktion von Prima Power Laserdyne war für uns eine wichtige neue Funktion, um die Qualität zu sichern“, fügte er hinzu. „Das ist besonders wichtig, weil wir Hunderte dieser Teile verarbeiten, die für den zuverlässigen Motorbetrieb entscheidend sind.“

OFC2 Absolute ist eine präzise, ​​berührungslose, optische Abtast-, Oberflächenkartierungs- und Messfunktion mit einer Auflösung von 25 µm. Das System ermittelt wiederholt die wahre Fokusposition mit einem größeren Arbeitsbereich, unabhängig von den Oberflächenmerkmalen und dem Zustand des Teils, sagte Miller und fügte hinzu, dass das Unternehmen dadurch seinen Kunden stets qualitativ hochwertige Teile liefern könne.

„Unser früherer Laserprozess war damals zwar mehr als ausreichend, verfügte jedoch nicht über genügend Präzision, um die tatsächliche Fokusposition für die heutigen Maßanforderungen wiederholt genau zu bestimmen“, erklärte Miller. „Die neue OFC2 Absolute-Funktion verfügt mit der aktualisierten System S94P-Software über hervorragende Mapping- und Fokuspunktanpassungsfunktionen und ermöglicht eine genaue und wiederholbare Fokuspositionierung. Dies hilft uns, den Fokus präzise auf den Bohr- und Schnittwinkel zu legen und zu wissen, dass dieser korrekt ist.“

OFC2 Absolute verfügt außerdem über einen größeren Arbeitsbereich und ist in der Lage, Teileoberflächen unabhängig von der Oberflächenbeschaffenheit in einem Winkel zu messen, so das Unternehmen.

„Viele unserer großen Teile erfordern eine Genauigkeit von +/- 0,005 Zoll (0,13 mm) und manchmal engere Toleranzen, und der neue Laserdyne 795 verarbeitet die Teile problemlos innerhalb dieser Toleranzen“, sagte Miller. „Diese neueste Funktion bietet ein breiteres Spektrum an Möglichkeiten zur Verbesserung bestehender Prozesse.“

Nach Angaben des Unternehmens bietet der Laserdyne 795 von Precision Aerospace mit OFC2 Absolute und S94P-Controller eine unschlagbare Genauigkeit bei der Kartierung der Teileoberfläche. Dies geschieht, um den Fokus des Laserstrahls genau an der Stelle des Schnittbereichs zu halten, sodass keine Abweichungen oder Lücken in der Kantenstruktur entstehen. Darüber hinaus ermöglicht der größere Arbeitsbereich des OFC2 Absolute die Lokalisierung von Referenzmerkmalen wie Kanten, Ecken und Löchern, die mithilfe eines größeren, großzügigeren Abstands zwischen Laserbearbeitungskopf und Werkstück bestimmt werden können, ohne den Prozess zu unterbrechen.

Die OFC2-Absolutfunktion arbeitet in Verbindung mit dem Drehtisch 795. „Diese Funktionen bieten eine zusätzliche sechste Achse, um durchgängig genaue, komplexe Bohr- und Schneidvorgänge im laufenden Betrieb mit einer Systemgenauigkeit von bis zu 0,005 Zoll (0,13 mm) zu unterstützen“, sagte Miller. „Ebenso wichtig ist, dass sich die Rüstzeit mit diesem neuen System um 30 bis 45 Minuten verkürzt hat. Wir betreiben die Anlage während unserer zwei Schichten pro Tag. Das bedeutet also eine große Nutzungs- und Zeitersparnis.“

Zusätzlich zu den mehreren Lasersystemen ist das Unternehmen mit CNC-Drehmaschinen, verschiedenen Dreh- und Fräsmaschinen, Wasserstrahl- und Erodiersystemen sowie drei Umformsystemen ausgestattet. Darüber hinaus verfügt das Unternehmen über konventionelle Umformpressen und Abkantpressen sowie thermische Verarbeitungsanlagen und Möglichkeiten zum linearen Schmelzen und Roboterschweißen. Das Unternehmen plant, das Laserdyne 795-System in naher Zukunft für Schweißarbeiten einzusetzen.

Um sein Qualitätsprogramm abzurunden, bietet Precision Aerospace NADCAP-akkreditierte Fluoreszenz-Eindringprüfungen, hydrostatische Druckprüfungen sowie Öl- und Luftströmungsprüfungen an.

Laut Marshall Hodge, Präsident von Precision Aerospace, ist das Unternehmen bestrebt, die neueste Technologie einzusetzen, was sich in seinen fortschrittlichen Laserprozessen zeigt. Hodge, der über mehr als 30 Jahre Erfahrung in der Hightech-Fertigung verfügt, erwarb Precision Aerospace im Jahr 2019.

„Die Umstände, in denen wir uns jetzt befinden, sind eine Chance, uns als führender Branchenspezialist weiterzuentwickeln und zu wachsen“, sagte Hodge. „Und genau das tun wir mit unserem gesamten Prozessspektrum, einschließlich unserer neu erweiterten Laserfähigkeiten.“

In der Vergangenheit waren Multiprozess-Lasersysteme zum Schweißen, Bohren und Schneiden mehr als ausreichend. Der Laserdyne 795 ist jedoch darauf ausgelegt, strengere Anforderungen zu erfüllen, einschließlich der besonderen Herausforderungen beim Schweißen. Laut Precision Aerospace bietet es außerdem hervorragende Schneid- und Bohrfähigkeiten.

Das Unternehmen plant, mit der neuen Anlage bald den Schweißbetrieb aufzunehmen. Zu den Hauptmerkmalen gehören SmartRamp, Gasflusskontrolle, Linsenschutz und ein integriertes Luftmesser, das den Schweißprozess besser kontrollierbar macht und so ein hervorragendes Endergebnis liefert.

„Precision Aerospace hat neue Methoden zur Bearbeitung anspruchsvoller Komponenten entwickelt“, bemerkte Dominic Rickard, nationaler Vertriebsleiter von Prima Power Laserdyne. „Das Lasersystem ohne Gehäuse ermöglicht nicht nur die Bearbeitung großer und ungewöhnlich geformter Teile bis zu 56 Zoll (1.422 mm), sondern kann die Teile auch aus allen Richtungen bearbeiten und dabei die sechste Achse des Drehtisches nutzen. Ohne die Einschränkungen des Gehäuses bietet es dem Unternehmen auch die Möglichkeit, in Zukunft Pick-and-Place-Automatisierung zu nutzen.“

Hodge pries Produktivitätsverbesserungen an und sagte, dass der Laserdyne 795 in Zukunft mehr Möglichkeiten für größere technologische Fortschritte biete. Und, fügte er hinzu, „ermöglicht uns das System die Unterstützung und Lieferung einer breiten Palette von Luft- und Raumfahrtkomponenten und -baugruppen.“ Diese zusätzlichen Laserbearbeitungsfunktionen sind ein wichtiger Teil der Fähigkeiten unseres Unternehmens und führen zu einer verbesserten Kundenbetreuung, verbesserter Leistung und Geschäftswachstum.“

Weitere Informationen zu den Fertigungskapazitäten von Precision Aerospace erhalten Sie unter der Rufnummer 602-352-8658. oder besuchen Sie www.precisionaerospace.com. Weitere Informationen zu den Produkten und Dienstleistungen von Prima Power Laserdyne erhalten Sie unter der Rufnummer 763-433-3700. oder besuchen Sie www.primapowerlaserdyne.com.

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