CNC-Bearbeitung in der Luft- und Raumfahrt: Wie wird das CNC-Verfahren in der Luft- und Raumfahrt eingesetzt?

Teile oder Komponenten für Verkehrsflugzeuge, Militärjets, Satelliten und Raketen müssen hohen und wechselnden Temperaturen und Höhendrücken standhalten, um effektiv zu funktionieren. Die CNC-Bearbeitung ist eine Produktionstechnik, die die Herstellung von einsatzkritischen, sicheren und zuverlässigen Teilen garantiert.

In diesem Artikel beleuchten wir die CNC-Bearbeitung in der Luft- und Raumfahrt, einschließlich ihrer Vorteile, der verwendeten Materialtypen und der idealen Oberflächengüte. Wir informieren Sie auch über die verschiedenen Anwendungen der CNC-gefräst Luft- und Raumfahrtteile.

Was ist CNC-Bearbeitung in der Luft- und Raumfahrt?

Bei der CNC-Bearbeitung in der Luft- und Raumfahrt werden Teile von Luft- und Raumfahrzeugen mit Hilfe von computergestützten Werkzeugen und Geräten hergestellt und gewartet. Es handelt sich um ein automatisiertes Fertigungsverfahren, bei dem Software und vorprogrammierter Code zum Bewegen von Schneidwerkzeugen verwendet werden.

Obwohl viele Sektoren CNC für die Herstellung von Bauteilen und Gütern einsetzen, gehört der Luft- und Raumfahrtsektor zu den sensibelsten Sektoren, da es hier keinen Spielraum für Fehler gibt.

Darüber hinaus können die Hersteller aufgrund der hohen Konsistenz und Wiederholbarkeit des Prozesses CNC-Maschinen einsetzen, um ein einziges Bauteil und einen Prototyp oder Tausende von Teilen mit denselben Ergebnissen herzustellen.

Vorteile der CNC-Bearbeitung von Teilen für die Luft- und Raumfahrt

Die CNC-Bearbeitung in der Luft- und Raumfahrt eignet sich aufgrund ihrer vielen Vorteile perfekt für die Herstellung von Flugzeugteilen. Zu den Vorteilen gehören:

Hohe Teilepräzision und -genauigkeit

Die CNC-Bearbeitung, bei der Bauteile mit außergewöhnlicher Genauigkeit und Konsistenz hergestellt werden, ist für ihre Präzision bekannt. CNC-Maschinen haben einen sehr geringen Spielraum für Fehler und sind aufgrund der minimalen menschlichen Fehler auf wenige Mikrometer genau.

In der Luft- und Raumfahrt gewährleistet die CNC-Bearbeitung von Luft- und Raumfahrtteilen die Herstellung von Teilen, die genau zu den Flugzeugteilen passen. Mit der CNC-Bearbeitung von Komponenten für die Luft- und Raumfahrt können Sie sich auf enge Toleranzen, wenige Produktionsfehler und langlebige, hochwertige Teile verlassen.

Produktion komplexer Geometrien

Umfangreiche Konstruktionen und komplizierte Geometrien, die ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Festigkeit und Gewicht aufweisen, werden häufig für Bauteile in der Luft- und Raumfahrt verwendet. Diese Aufgabe ist ideal für die CNC-Bearbeitung in der Luft- und Raumfahrt geeignet, da sich mit ihr hochwertige und sehr komplizierte Teile leicht herstellen lassen. Außerdem können CNC-Maschinen durch die Bewegung von Schneidwerkzeugen in viele Richtungen komplizierte Komponenten wie Triebwerksgehäuse, Turbinenschaufeln und Schaufeln präzise ausschneiden.

Produktionseffizienz

Die Fertigungsproduktivität in der Luft- und Raumfahrtindustrie wurde durch die Automatisierung und Programmierbarkeit der CNC-Bearbeitung erheblich gesteigert. CNC-Maschinen können nach ihrer Programmierung mit geringem menschlichem Einsatz konstant laufen. Mit mehrachsigen CNC-Maschinen können mehrere Arbeitsgänge gleichzeitig an verschiedenen Bauteiloberflächen durchgeführt werden.

Die Vorprogrammierung und Neuprogrammierung von CNC-Bearbeitungsmaschinen für die Luft- und Raumfahrt ist schnell und einfach. Dies ermöglicht die Herstellung mehrerer Teile oder Komponenten auf derselben Maschine in einer einzigen Schicht. Dadurch werden Produktionszyklen und Stillstandszeiten reduziert und die Produktivität insgesamt erhöht.

Senkung der Produktionskosten

Obwohl sie teuer sind, bieten industrielle CNC-Maschinen enorme langfristige Kosteneinsparungsmöglichkeiten. Die CNC-Bearbeitung trägt dazu bei, die Rüstzeiten zu minimieren, die Produktion zu rationalisieren und die Herstellungskosten zu senken, da für jeden Artikel keine speziellen Vorrichtungen, Halterungen und Spezialgeräte benötigt werden.

Im Laufe der Zeit werden Kostensenkungen auch durch die erhöhte Produktivität und Effizienz ermöglicht, die die CNC-Bearbeitung in der Luft- und Raumfahrt bietet.

5-Achsen-CNC hilft bei der Bearbeitung komplexer Konstruktionen in der Luft- und Raumfahrtindustrie

Viele verschiedene Arten von Luft- und Raumfahrtteilen erfordern eine komplizierte CNC-Bearbeitung in der Luft- und Raumfahrt. Es macht Sinn, viele dieser Elemente mit Fräsmaschinen zu konfigurieren, die 5-Achsen-Bearbeitung. Die in dieser Branche verwendeten Teile haben häufig komplizierte Formen, die 3- oder 4-Achs-Bearbeitungen schwierig machen.

Die Herstellung vieler Teile ohne 5-Achsen könnte zwar machbar sein, aber die Bearbeiter müssen die Ausrichtung der Teile ständig ändern. Der Grund dafür ist, dass sie, um die richtige Geometrie zu erhalten, nur einen Teil des Teils bearbeiten könnten, bevor sie es entfernen, seine Position ändern und dann den nächsten Abschnitt bearbeiten. Dadurch würde sich die Bearbeitungszeit verlängern und die Wahrscheinlichkeit von Bearbeitungsfehlern erhöhen.

Im Allgemeinen kann die 5-Achsen-CNC-Bearbeitungstechnik die Komplexität und das Spektrum der Luftfahrtkomponenten besser bewältigen. Sie ermöglicht es den Ingenieuren, Teile nach den entsprechenden Flugzeugspezifikationen zu fräsen, zu bohren oder zu fertigen. Darüber hinaus erfüllen 5-Achsen-Maschinen die Anforderungen an Leistung und Toleranz für die CNC-Bearbeitung in Flugzeugen.

Materialien für die CNC-Bearbeitung in der Luft- und Raumfahrt

Die Bearbeitung in der Luftfahrt ist eine flexible Technik. Allerdings eignen sich nicht alle Werkstoffe für die Verwendung in Bauteilen der Luft- und Raumfahrt. Die in der Luft- und Raumfahrt verwendeten Werkstoffe sind im Folgenden aufgeführt.

Leichte Metalle

Festigkeit und Gewicht sind die beiden wichtigsten Eigenschaften, auf die Unternehmen der Luft- und Raumfahrtindustrie bei der Auswahl von Materialien achten. Die in diesem Sektor verwendeten Materialien müssen ein ideales Verhältnis zwischen Festigkeit und Gewicht aufweisen. Aus diesem Grund wird ein starkes Material wie reiner Stahl aufgrund seines Gewichts nicht für den Flugzeugbau verwendet.

Zu den Leichtmetallen, die bei der Herstellung von Teilen für die Luft- und Raumfahrt verwendet werden, gehören:

Titan und Titanlegierungen

Die Industrie, in der Titanlegierungen weltweit in großem Umfang verwendet werden, ist die CNC-Bearbeitung in der Luft- und Raumfahrt. Das Metall ist korrosionsbeständig, hält hohen Temperaturen stand und hat ein gutes Verhältnis zwischen Festigkeit und Gewicht. Titan wird heute häufig in der CNC-Flugzeugproduktion eingesetzt.

Es ist wichtig zu bedenken, dass die CNC-Bearbeitung von Titan schwieriger sein kann, da es zäher ist als Aluminium. Bei der CNC-Bearbeitung von Titan kann es aufgrund von Werkzeugverschleiß und Wärmestau zu Verzug kommen. Daher muss die Bearbeitung von Titan in der Luft- und Raumfahrt mit einer größeren Spanmenge und einer niedrigeren Maschinendrehzahl erfolgen. Titan findet Anwendung in Flugzeugkomponenten wie Gehäusen, Wellen, Schaufeln, Scheiben und Flügeln.

Aluminium und Aluminium-Legierungen

Aufgrund seiner hohen Zugfestigkeit und seines geringen Gewichts ist Aluminium eines der am häufigsten verwendeten Metalle für die Herstellung von Flugzeugkomponenten. Und weil Aluminium so formbar ist, kann es in der Luft- und Raumfahrt durch CNC-Bearbeitung problemlos bearbeitet werden.

Die in der Luft- und Raumfahrtindustrie bevorzugte Aluminiumlegierung für die CNC-Präzisionsbearbeitung von Aluminium ist Aluminium 7075, das hauptsächlich aus Zink als Legierungselement besteht. Es bietet eine gute Ermüdungsfestigkeit. Dieses Material wird für tragende Strukturkomponenten, einschließlich Rumpf und Flügel, verwendet.

Technische Kunststoffe

Kunststoffe können aufgrund ihres geringen Gewichts, ihrer höheren Stoß- und Vibrationsfestigkeit, ihrer Dichtungseigenschaften und ihrer chemischen Beständigkeit einen nützlichen Ersatz für Metalle darstellen. Außerdem bieten sie eine höhere elektrische Isolierung als Metalle und sind perfekt für die CNC-Prototypenbearbeitung geeignet.

Da Polymere für die Luftfahrt bestimmte Toxizitäts-, Rauch- und Flammkriterien erfüllen müssen, sind nicht alle technischen Kunststoffe für die CNC-Bearbeitung in der Luftfahrt geeignet. Daher ist es wichtig, nur Hochleistungskunststoffe wie Ultem zu verwenden, PEEKund Polycarbonat in der Flugzeugbearbeitung.

Technische Kunststoffe/Hochleistungskunststoffe werden in der Luft- und Raumfahrt zur Herstellung von hinterleuchteten Instrumententafeln, Gehäusen, Ventilkomponenten, Kabineninnenräumen, Ablagetischen, Verschleißpolstern, Armlehnen, Rohren und Isolierungen verwendet.

Oberflächenveredelung für CNC-gefertigte Teile für die Luft- und Raumfahrt

Es gibt eine Vielzahl von Oberflächenbehandlungen für CNC-gefertigte Teile, aber nicht alle sind für die Verwendung auf Teilen aus der Luft- und Raumfahrt geeignet. Nachfolgend finden Sie die idealen Oberflächenbehandlungen für Teile aus der Luft- und Raumfahrt.

Passivierung

Die Funktionalität und Oberflächenqualität von Gütern wird durch die Nachbearbeitungstechnik der Passivierung verbessert, die häufig bei der CNC-Bearbeitung in der Luft- und Raumfahrt eingesetzt wird. Nach dem Bearbeitungsprozess kann die Oberfläche des Teils mikroraue Stellen oder Oberflächenverunreinigungen aufweisen, die die Leistung des Teils im Laufe der Zeit beeinträchtigen können. Die Passivierung beseitigt diese Probleme, da sie die Korrosionsbeständigkeit von Flugzeugteilen erhöht und die Wartungshäufigkeit senkt.

Eloxieren

Bei dieser Art der Oberflächenveredelung wird das Flugzeugbauteil in eine Elektrolytlösung getaucht, was zu einer gleichmäßigen Oxidschicht auf der Oberfläche des Bauteils führt. Typ-II- und Typ-III-Eloxal werden bei Flugzeugbauteilen verwendet.

Durch Eloxieren des Typs II wird eine dekorative Schicht auf der Oberfläche des Teils erzeugt. Diese Schicht ist häufig dünn und macht die Oberfläche des Flugzeugteils anfällig für Korrosion und Verschleiß, wenn sie rauen Elementen ausgesetzt ist.

Beim Eloxieren des Typs III hingegen entsteht eine härtere Schicht auf der Oberfläche des Teils, die einen höheren Schutz bietet. Aluminium kann als Oberflächenbehandlung anodisiert werden, um Korrosion zu verhindern und die Widerstandsfähigkeit zu erhöhen.

Pulverbeschichtung

Die Pulverbeschichtung ist die beliebteste Oberflächenbehandlung für metallische Flugzeugteile, und ihr Ruf beruht auf ihrer funktionalen Vielseitigkeit und Haltbarkeit. CNC-Bearbeitungskomponenten für die Luft- und Raumfahrt mit Pulverbeschichtung sind resistent gegen Ausbleichen im Laufe der Zeit und gegen Kratzer.

Darüber hinaus ist diese Oberflächenbehandlung in verschiedenen Farben erhältlich, um den Herstellern von Flugzeugkomponenten mehr Freiheit zu geben und die Ästhetik zu verbessern.

Polieren

Eine Oberflächenbehandlung, die sich perfekt für Luft- und Raumfahrtteile eignet, ist das Polieren. Dabei handelt es sich um ein einfaches Verfahren, das sich das Konzept der Reibung zunutze macht, um jede Oberfläche zu glätten. Die raueste Oberfläche von Luft- und Raumfahrtteilen ist häufig der Ausgangspunkt für das Verfahren, das so lange fortgesetzt wird, bis eine glatte, ansprechende Oberfläche übrig bleibt

Außerdem kann das Polieren die Langlebigkeit eines CNC-Bearbeitungsmaterials für die Luft- und Raumfahrt verbessern, indem es die Wahrscheinlichkeit von Abplatzungen oder Brüchen verringert. Das Problem ist jedoch, dass das Polieren von Teilen für die Luft- und Raumfahrt viel Zeit und Geld erfordert.

Herausforderungen der CNC-Bearbeitung in der Luft- und Raumfahrtindustrie

Obwohl CNC-Bearbeitung von Magnesium ist ein sehr anpassungsfähiges und beliebtes Produktionsverfahren in der Luft- und Raumfahrtindustrie, das jedoch gewisse Einschränkungen aufweist. Ein solides Verständnis der Konstruktionsanforderungen, der Prozessoptimierung und der Fortschritte bei den Werkzeugen kann helfen, viele Herausforderungen zu überwinden. Zu diesen Einschränkungen gehören:

Fachwissen des Betreibers

CNC-Bearbeitung erfordert geschulte Bediener, um die Maschinen effizient zu programmieren, zu betreiben und zu warten. Darüber hinaus erfordern CNC-Programmierung und -Betrieb aufgrund ihrer Komplexität spezielle Kenntnisse und Schulungen. Es kann schwierig sein, talentierte CNC-Bearbeiter für die Luft- und Raumfahrt zu finden und zu halten, insbesondere angesichts des Fachkräftemangels.

Wahl des Materials

Aluminium, Titan und Verbundwerkstoffe sind nur einige der Materialien, die mit CNC-Technik bearbeitet werden können. Einige Werkstoffe können jedoch schwierig zu bearbeiten sein. So sind beispielsweise einige moderne Hochtemperaturlegierungen oder Superlegierungen wie Titan, die in Komponenten von Flugzeugtriebwerken verwendet werden, aufgrund ihrer Härte oder Hitzebeständigkeit schwierig zu bearbeiten. Solche Werkstoffe müssen unter Umständen mit speziellen Geräten und Verfahren erfolgreich bearbeitet werden.

Komplexität und Größe der Form

Mit der CNC-Bearbeitung in der Luft- und Raumfahrt können Teile mit relativ einfacher bis recht komplizierter Geometrie hergestellt werden. Allerdings kann die CNC-Bearbeitung keine außergewöhnlich komplexen oder stark gekrümmten Designs bearbeiten. Einschränkungen können sich durch Hinterschneidungen, tiefe Aussparungen oder innere Merkmale ergeben, die mit herkömmlichen Schneidwerkzeugen nur schwer zugänglich sind.

Ein extrem komplexes oder detailliertes Produkt würde spezielle Werkzeuge oder zusätzliche Verfahren erfordern, was den Herstellungsprozess verlängern und die Kosten erhöhen würde. Außerdem könnten große Teile, wie Flugzeugflügel oder Rumpfteile, für normale CNC-Maschinen schwieriger zu bearbeiten sein.

Optionen für die Oberflächenausführung

Trotz der hohen Präzision und Genauigkeit, die die CNC-Bearbeitung in der Luft- und Raumfahrt erzeugen kann, kann eine weitere Nachbearbeitung erforderlich sein, um die Oberflächenqualität der bearbeiteten Teile zu verbessern. Teile für die Luft- und Raumfahrt haben häufig strenge Anforderungen an die Oberflächengüte, wie zum Beispiel minimale Oberflächenrauhigkeit, Gratfreiheit oder bestimmte Beschichtungen. Diese Kriterien können zusätzliche Verfahren wie Schleifen, Polieren oder Beschichten erfordern, die den Produktionsprozess verlängern und seine Kosten und Komplexität erhöhen.

Tipps und Praktiken bei der Bearbeitung von Luft- und Raumfahrtteilen

Die CNC-Bearbeitung von Flugzeugteilen ist ein schwieriger Prozess. Im Folgenden finden Sie einige Hinweise, die Sie beachten sollten, wenn Sie an einem CNC-Bearbeitungsprojekt für die Luft- und Raumfahrt arbeiten oder eine CNC-Werkstatt für die Luft- und Raumfahrt aufsuchen.

Überlegungen zur Gestaltung

Eine der wichtigsten Phasen bei der Herstellung eines Produkts ist die Entwurfsphase, die sehr ernst genommen werden muss. Die Optimierung des Bauteildesigns durch die Durchführung einer DFM Analyse könnte die für die Vorbereitung des Werkstücks benötigte Zeit verkürzen und die Zuverlässigkeit, Produktivität und Effizienz steigern.

Auswahl des Materials

Hochfeste Materialien wie Titan, Aluminium und Edelstahl werden häufig zur Herstellung von Teilen für die Luft- und Raumfahrt verwendet. Es ist wichtig, den richtigen Werkstoff je nach Verwendungszweck des Teils und der Umgebung, in der es eingesetzt werden soll, auszuwählen.

Toleranzen

Teile für die Luft- und Raumfahrt müssen häufig strenge Toleranzen einhalten, um korrekte Passform und Leistung zu gewährleisten. Es ist von entscheidender Bedeutung, die geeigneten CNC-Bearbeitungs- und Zerspanungsmethoden für die Luft- und Raumfahrt einzusetzen, um die erforderlichen Toleranzen zu erreichen.

Oberflächenrauhigkeit

Eine hochwertige Oberflächenbeschaffenheit ist bei Teilen für die Luft- und Raumfahrt häufig erforderlich, um die Reibung zu verringern, die Verschleißfestigkeit zu erhöhen und die Korrosionsbeständigkeit zu verbessern. Um die gewünschte Oberflächenqualität zu erreichen, ist es entscheidend, die richtigen Schneidgeräte und Bearbeitungsmethoden einzusetzen.

Anwendungen von CNC-gefertigten Teilen für die Luft- und Raumfahrt

Viele Flugzeugteile und -komponenten werden durch CNC-Bearbeitung in der Luft- und Raumfahrt hergestellt. Nur einige davon sind hier zu nennen:

Elektrische Komponenten und Avionik

Verschiedene elektronische Komponenten, die in Flugzeugsystemen zum Einsatz kommen, wie z. B. Bedienfelder, Anschlüsse, Sensorgehäuse und Komponenten von Kombiinstrumenten, werden häufig durch CNC-Bearbeitung hergestellt. Diese Teile müssen mit äußerster Präzision bearbeitet werden, damit sie ordnungsgemäß funktionieren, elektrisch angeschlossen und in die Komponenten integriert werden können.

Die in Flugzeugen verwendeten Elektro-, Instrumenten- und Navigationssysteme werden als Avionik bezeichnet. Um die verschiedenen Komponenten unterzubringen und die elektromagnetische Abschirmung zu gewährleisten, benötigen Avionikgehäuse exakte Schnitte, Löcher und Halterungen - Merkmale, die nur durch CNC-Bearbeitung in der Luft- und Raumfahrttechnik hergestellt werden können.

Strukturelle Komponenten

Die CNC-Bearbeitung ist für die Herstellung von Strukturelementen wie Flugzeugrahmen, Flügelholmen, Schotts, Halterungen und Fahrwerkskomponenten unerlässlich. Um dem hohen Druck während des Fluges standzuhalten, benötigen diese Bauteile eine hervorragende Festigkeit, Genauigkeit und Oberflächengüte.

Motorenteile

Turbinen- und Verdichterschaufeln, Treibstoffdüsen, Fan-Scheiben, Triebwerksgehäuse und Brennkammern sind nur einige Beispiele für wichtige Triebwerksteile in der Luft- und Raumfahrt, die häufig mit Hilfe der CNC-Bearbeitung hergestellt werden.

Außen- und Innenverkleidung

Innen- und Außenverkleidungskomponenten wie Kabinenverkleidungen, Winglets, Verkleidungen, Zelle, Logos und dekorative Akzente können durch CNC-Bearbeitung in der Luft- und Raumfahrt hergestellt werden.

Luftfahrzeugschächte

Die Kraftübertragung in der Luftfahrt ist in erster Linie von Wellen abhängig. CNC-Schneiden vs. Laserschneiden ist eine geeignete Fertigungsoption zur Herstellung dieser starken Teile aus hitzebeständigen Materialien.

CNC-Bearbeitung von Teilen für die Luft- und Raumfahrt bei XC Machining

XC Machining hat sich unter den Zerspanungsunternehmen der Luft- und Raumfahrtindustrie einen Namen für Qualität, Zuverlässigkeit, Kosteneffizienz und pünktliche Lieferung gemacht. Unsere Ingenieure und Maschinenbauer arbeiten in allen Phasen der Produktentwicklung, vom Prototyp bis zur Produktion, eng und effektiv zusammen, um Ihre Anforderungen an CNC-Bearbeitungsprojekte für die Luft- und Raumfahrt zu erfüllen.

Da wir wissen, dass jedes Projekt und jede Anwendung anders ist, bieten wir jedem Kunden maßgeschneiderte und dennoch praktikable Lösungen an, wie z. B. eine Reihe von Materialien und Oberflächenbehandlungsoptionen. Außerdem bieten wir umfassende CNC-Bearbeitungsdienste an, darunter 3-, 4- und 5-Achsen-Bearbeitung, Präzisionsdrehen, Erodieren usw. Nehmen Sie einfach Kontakt mit uns auf, um ein kostenloses Angebot zu erhalten!

FAQs

Ist Präzision bei der CNC-Bearbeitung von Teilen für die Luft- und Raumfahrt wichtig?

Die Präzisionsbearbeitung ist ein entscheidender Prozess bei der Herstellung von Flugzeugteilen. Für die CNC-Bearbeitung von Flugzeugteilen gelten in dieser Branche weitaus höhere Produktionsanforderungen und strengere Sicherheitsvorschriften.

Warum ist die 5-Achsen-Bearbeitung in der Luft- und Raumfahrtindustrie wichtig?

Die CNC-Bearbeitung mit 5 Bewegungsachsen, einschließlich Drehachsen (A und B) und den herkömmlichen X-, Y- und Z-Achsen, wird als 5-Achsen-Bearbeitung bezeichnet. Die Luft- und Raumfahrtindustrie kann strukturell optimierte Komponenten mit weniger Gewicht und besserer Leistung herstellen, da sie in der Lage ist, komplizierte Formen und Kurven mit der 5-Achsen-CNC-Bearbeitung zu bearbeiten.