CNC-Bearbeitung für die Luft- und Raumfahrt

Bei der CNC-Bearbeitung für die Luft- und Raumfahrt werden Bauteile aus Metall, Halterungen, Gehäuse, Anschlussstücke und Strukturbauteile computergesteuert direkt aus zertifiziertem Halbzeug zerspant; dabei kommen Werkzeuge zum Einsatz, die den Anforderungen der Luft- und Raumfahrt an Toleranzen und Rückverfolgbarkeit entsprechen. Anders als beim Gießen oder bei additiven Verfahren werden die Teile aus massivem Rohmaterial gefertigt und weisen daher die mechanischen Eigenschaften eines umgeformten Werkstoffs auf statt einer gegossenen oder gedruckten Mikrostruktur. Der Begriff umfasst einzelne Prototypenteile ebenso wie die CNC-Bearbeitung ganzer Fertigungsserien für die Luft- und Raumfahrt.

In der Luft- und Raumfahrt hängt die Werkstoffwahl vom Bauteil und vom Programm ab. Aluminium, Edelstahl sowie Kohlenstoffstahl oder legierter Stahl sind auf dieser Seite mögliche Werkstoffgruppen für eine Angebotsanfrage; die genaue Werkstoffsorte, Produktform, der Zustand, die Rückverfolgbarkeit, der Fertigungsablauf und die Lieferantenqualifizierung müssen für den konkreten Auftrag bestätigt werden.

AS9100 ist die Qualitätsmanagementnorm der Luft- und Raumfahrtindustrie; sie baut auf ISO 9001 auf und enthält zusätzliche Anforderungen an Risikomanagement, Konfigurationskontrolle und die Vermeidung gefälschter Bauteile. Zhenling beansprucht diese Zertifizierungen hier nicht; jedes erforderliche Zertifikat muss für die benannte juristische Person, den Fertigungsstandort, den Geltungsbereich und die Gültigkeitsdauer geprüft werden. Fragen Sie bei der Bewertung eines Lieferanten direkt nach, für welche Norm eine Zertifizierung vorliegt, und gehen Sie nicht davon aus, dass ISO 9001 allein die luft- und raumfahrtspezifischen Anforderungen abdeckt.

Für geeignete Geometrieelemente dienen ±0,005 Zoll als Grundlage für ein Angebot. Jedes Geometrieelement mit einer Toleranz von ±0,001 Zoll erfordert eine Prüfung der technischen Zeichnung, des Fertigungsprozesses und der Messung für das jeweilige Element sowie eine schriftliche Bestätigung im Angebot.

Die Lieferzeit hängt stark von der Komplexität und der Losgröße ab. Einfache Prototypenteile können innerhalb von 1–3 Tagen versandt werden, bei komplexen Fertigungslosen sind 4–6 Wochen üblicher, und allein die Erstdokumentation eines komplexen Bauteils kann bis zu 40 Arbeitsstunden beanspruchen. Senden Sie Ihre technische Zeichnung ein, um eine konkrete Lieferzeit zu erfahren, statt sich auf einen groben Richtwert zu verlassen.

Der Stückpreis ist nur ein Kostenfaktor; die Kosten bis zum Bestimmungsort, Anforderungen an Prüfung und Dokumentation, Logistik sowie das Risiko von Nacharbeit aufgrund verfehlter Toleranzen beeinflussen ebenfalls die tatsächlichen Gesamtkosten. Wer Angebote allein anhand des Stückpreises vergleicht, übersieht häufig die Faktoren, die die Gesamtkosten des Programms tatsächlich bestimmen. Welche Kostenpositionen Sie gesondert kalkulieren lassen sollten, erfahren Sie im obigen Beschaffungsleitfaden.

Bei Prototypen geht es um Einzelteile oder kleine Lose mit kurzen Durchlaufzeiten und schnellen Anpassungsschleifen; bei der Bearbeitung von Fertigungslosen stehen Wiederholgenauigkeit, statistische Prozesskontrolle und eine gleichbleibende Zykluszeit für jedes Teil der Serie im Vordergrund.

Bei der präzisen 5-Achs-CNC-Bearbeitung lassen sich die meisten oder sämtliche Fräsarbeiten in einer einzigen Aufspannung erledigen; dadurch entfallen Wechsel der Spannvorrichtung, die bei komplexen Geometrien von Strukturbauteilen und Fluidsystemen sonst zu einer Kumulation von Toleranzabweichungen führen können.

Für CNC-bearbeitete Bauteile der Luft- und Raumfahrt wird häufig eine Oberfläche im zerspanten Zustand, bei Aluminium eine glasperlgestrahlte oder eloxierte Oberfläche oder bei Edelstahl eine passivierte Oberfläche zur Wiederherstellung der Korrosionsbeständigkeit nach der Bearbeitung vorgegeben. Die passende Oberflächenbeschaffenheit hängt von der Einsatzumgebung des Bauteils und bei Außenflächen der Flugzeugzelle auch von der Aerodynamik ab; ein Anschlussstück für ein Fluidsystem und eine Strukturhalterung erfordern selten dieselbe Spezifikation für die Oberflächenbeschaffenheit. Geben Sie die Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit zusammen mit Ihren technischen Zeichnungen an, statt von einer Standardausführung auszugehen.

Die Qualität eines Lieferanten hängt vom Fertigungsstandort und vom Auftrag ab, nicht vom Land. Deshalb behandelt diese Seite Fragen zur Qualifizierung, Maschinenkategorien und Anforderungen an die Rückverfolgbarkeit, damit Käufer die Qualität anhand konkreter Angaben beurteilen können. Bevor Sie eine größere Menge beauftragen, legen Sie die erforderlichen Nachweise zum Qualitätsmanagementsystem, den Umfang der Erstmusterprüfung, die Rückverfolgbarkeit des Werkstoffs, die Prüfprotokolle und die für die Freigabe zuständige Person fest und überprüfen Sie diese Angaben für die benannte juristische Person und den betreffenden Fertigungsstandort.

Beschaffungsteams, die außerhalb ihres bestehenden Lieferantenkreises suchen, beschreiben die Qualifizierung schon vor dem Versand des ersten Teils als einen Prozess, der mehrere Wochen dauert: Zertifizierungen prüfen, Erstmuster anfordern und eine rückverfolgbare Werkstoffkette bestätigen kostet Zeit und lässt sich nicht mit einem einzigen Telefonat erledigen. Genau deshalb stellt diese Seite die erforderlichen Qualifizierungsnachweise, den vorgesehenen Maschinen- und Fertigungsablauf sowie den Prüfprozess in den Vordergrund, statt sie in einem Datenblatt zu verstecken; wenn Sie alle drei Punkte von Anfang an anfordern, verkürzt sich die Qualifizierungsdauer gegenüber einer Lieferantensuche von Grund auf erheblich.

Beginnen Sie mit den Zertifizierungen: Prüfen Sie, ob AS9100 oder die für Ihr Programm vorgeschriebene Norm vorliegt und nicht nur ISO 9001, und gleichen Sie anschließend die angebotenen Werkstoffe und Verfahren mit Ihrer konkreten technischen Zeichnung ab statt mit einer allgemeinen Leistungsliste. Fordern Sie vor der Beauftragung einer Fertigungsserie einen Erstmusterprüfbericht für ein vergleichbares Bauteil an. Wie schnell und konkret ein Lieferant während der Angebotsanfrage antwortet, lässt auch erkennen, wie er später mit einem tatsächlichen Fertigungsproblem umgehen wird; deshalb gehört das Gespräch über die Qualifizierung zur Bewertung dazu.