Bereits in den 1990er-Jahren entwickelten die MTU Aero Engines und STARK zusammen eine einheitliche Schnittstelle für die Spanntechnik von Deutschlands führendem Triebwerkherstellers. Diese garantiert seither hochgenaue Werkstückspannung während des gesamten Bearbeitungsprozesses – vom Rüsten über CNC-Fräsen, -Drehen, -Drehfräsen bis hin zum Schleifen, Schweißen und Messen. Ob manuell oder vollautomatisiert, über Vorrichtungen und Paletten gespannt: Das Interface sorgt stets für µ-genaue Präzision – unabhängig von Maschinentyp, Hersteller oder Baujahr.

„Kaum eine andere Branche stellt höhere Anforderungen an Wiederholgenauigkeit und Prozesssicherheit. Unsere Nullpunktspannsysteme garantieren diese Genauigkeit bei der MTU seit Jahrzehnten“, erklärt Karlheinz Walch, Key Account Manager bei der österreichischen STARK Spannsysteme GmbH, einem Mitglied der ROEMHELD Gruppe.

Das bestätigt auch Wolfgang Stadler, Teamleiter der zivilen MTU-Blisk-Fertigung: „Egal, ob bei der Fertigung von Triebwerks-Bauteilen für Passagierflugzeuge oder den Eurofighter: Hochpräzise und einheitliche Produktionsbedingungen sind das A und O. Die einheitliche Schnittstelle trägt wesentlich dazu bei. Und egal, welche Maschine wir in den dreißig Jahren unserer Zusammenarbeit ausgetauscht haben: Sie hilft zuverlässig, enge Toleranzvorgaben reproduzierbar einzuhalten.“

Hunderte Nullpunktspannsysteme im Einsatz

Auf nahezu einhundert Werkzeugmaschinen bei der MTU sind mittlerweile mehrere Hundert Nullpunktspannsysteme der Baureihen STARK.classic und STARK.classic.NG im Einsatz. Zwei Varianten an Verschlussplatten – eine für große, eine für kleine Werkstücke und Vorrichtungen – ermöglichen das Spannen des gesamten Bauteilspektrums. Beide Versionen sind mit jeweils sieben Spannsystemen ausgestattet, sechs davon kreisförmig um ein zentrales Element angeordnet. Die älteren Platten aus den 1990er-Jahren sind mit STARK.classic bestückt, die neueren mit dem Nachfolger STARK.classic.NG.

Kraftvolles Spannsystem

Das aktuelle STARK.classic.NG.2 Nullpunktspannsystem bietet eine Einzugskraft von 22 kN bei einer Haltekraft von 38 kN. Es spannt mechanisch und löst bei der MTU hydraulisch; eine pneumatisch arbeitende Variante ist ebenfalls verfügbar. Abgestimmte Radien der Passung am Spannelement und am Einzugsnippel sorgen dafür, dass exakt vorpositioniert wird. Per Federkraft werden die Einzugsnippel aktiv und präzise in die Passung gezogen, wodurch das Werkstück dauerhaft formschlüssig gespannt wird. Beim Lösen wird das System mit Hydraulikdruck beaufschlagt und der Einzugsnippel aus der Passung des Spannelements gepresst.

Wiederholgenaues Spannen mit 1 µm Toleranz

Der aktive Einzug und Aushub ermöglicht eine Presspassung zwischen Spannelement und Einzugsnippel, was besonders genaues Spannen ermöglicht. „Die Standardmodelle der STARK.classic Familie garantieren eine Toleranz von 5 µm. Bei den hochgenauen Modellen, welche bei der MTU im Einsatz sind, erreichen wir sogar eine Wiederholgenauigkeit von 1 µm, was wir als ‚Luftfahrtgenauigkeit‘ bezeichnen“, erläutert Walch. Diese Präzision ist insbesondere bei hochpräzisen Anwendungen in Fünf-Achs- oder Drehanwendungen erforderlich. So wie bei den Spannelemente Triebwerks-Bauteilen, die die MTU fertigt.

Bedenken, dass sich die Spannelemente durch Überbestimmung besonders stark abnutzen, entkräftet Walch: „Der von uns verwendete hochlegierte Werkzeugstahl und die spezielle Einzugsnippel-Kontur sorgen für Verschleißfestigkeit. Das belegen auch drei Jahrzehnte problemfreier Einsatz bei der MTU.“ Im Gegenteil: Die spielfreie und damit nahezu schwingungsfreie Fixierung erhöht die Qualität der zu bearbeitenden Oberflächen und verlängert die Standzeit der Werkzeuge.

Medienaffin und leicht integrierbar

Für die Durchleitung von Medien wie Öl, Luft und Vakuum ist der STARK.classic.NG mit integrierten Mediendurchführungen ausgestattet, die beim Spannen vollautomatisch positioniert und gekuppelt werden. Damit lassen sich Spannvorrichtungen auf Maschinenpaletten mit Energie versorgen. Zudem bietet die Baureihe standardmäßig eine Löse- und Auflagekontrolle.

Die MTU nutzt eine für die Automatisierung entwickelte Variante. Diese verfügt über ausfahrbare pilzförmige Düsen, mit denen die Luft zum Abblasen der Späne auf die Kontaktfläche geleitet wird. Für mehr Prozesssicherheit, insbesondere bei rotierenden Prozessen, steht eine Spannkontrolle als zusätzliche Sicherheit zur Verfügung, die direkt in die Steuerung der jeweiligen Werkzeugmaschine integriert werden kann.

Partnerschaft für Automatisierung

In den 1990er-Jahren wurden viele Arbeitsschritte noch manuell durchgeführt. Danach beschleunigte sich die Automatisierung der Fertigung bis in die 2010er-Jahre kontinuierlich.

Dabei hat STARK die MTU nicht nur als zuverlässigen Lieferanten von Nullpunktspannsystemen unterstützt. Die Münchener schätzen den Partner genauso bei der Entwicklung von Spannlösungen. Aus dieser Zusammenarbeit entstanden zahlreiche Konzepte und Sondersysteme, die STARK später als Standardprodukte in sein Sortiment aufnahm. Zu den frühen Beispielen zählen Nullpunktspannsysteme mit Spannkontrollventilen für Drehmaschinen, die sich mittlerweile zunehmend verbreiten.

Auch bei der Automatisierung der Fertigung war STARK ein wichtiger Partner. „Gemeinsam mit einem Hersteller von Werkzeugmaschinen haben wir 2013 Anforderungen eines automatisierten Palettenwechsels an die Nullpunkttechnik formuliert. STARK hat dann im Rahmen unseres Automatisierungsprojekts das STARK.classic.NG.2 Twister Spannsystem entwickelt und damit unsere Erwartungen voll erfüllt“, erinnert sich MTU-Fertigungsexperte Stadler.

Weiterentwicklung aus der Praxis

Das STARK.classic Spannsystem wurde entsprechend den Kundenanforderungen ständig weiterentwickelt. Eine der wesentlichen Anforderung der MTU war, dass sämtliche Vorrichtungen aus allen Maschinen und Rüststationen rund und plan innerhalb von 5µm laufen. Das gelang den Spezialisten von STARK Spannsysteme, die das Toleranzversprechen beim Nachfolger STARK.classic.NG auf bis zu 1 µm verbesserten. Gleichzeitig erhöhten sie die Spannkräfte, um sie der gewachsenen Dynamik der Werkzeugmaschinen anzupassen.

„Und in einem Schwung haben wir damals außerdem Wartung und Service der Systeme vereinfacht. Daher übernehmen das heute bei der MTU geschulte Mitarbeiter selbst“, so Walch.

Bei solchen Entwicklungen profitiert der Spanntechnikspezialist von seiner Beteiligung an Forschungsprojekten wie zum Beispiel mit der Technischen Universität Wien oder mit Herstellern von Bearbeitungszentren.

Vollautomatisierte Fertigung

Die Einführung des STARK.classic.NG verlief nahtlos. Vorhandene Vorrichtungen und Paletten können nahezu unverändert weiterverwendet werden, auch wenn Maschinen modernisiert oder ersetzt werden. „Diese Austauschbarkeit ist ein enormer wirtschaftlicher Vorteil für unsere Kunden“, betont Walch.

Heute verbindet die Spanntechnik bei der MTU unterschiedliche Technologien vom Rüsten bis zum Ablegen der fertigen Teile zu einem konsistenten System. „In unserer Blisk-Fertigung in der Halle 77 werden Bauteile mit Vorrichtungen zuerst dezentral vorgerüstet. Dann gehen sie zurück in das flexible Fertigungssystem oder werden im Regalsystem eingelagert, anschließend in den Fertigungsprozess eingeschleust und automatisiert zu den Fünf-Achs-Dreh-Fräs-Bearbeitungszentren und den Fünf-Achs-Fräsmaschinen unterschiedlicher Hersteller gebracht, gepuffert und anschließend beladen. Die Maschinen laufen dort vollautomatisiert im Verbund“, schildert Stadler und betont: „Spannsysteme von STARK sorgen dabei für die notwendige Genauigkeit und Stabilität.“

In Zukunft digital

Mit STARK.intelligence geht der Spanntechnikspezialist den nächsten Schritt in eine digitale Zukunft. Das modulare Sensorsystem ermöglicht die Integration von digitalen Nullpunktspannsystemen in vernetzte Fertigungsprozesse. Die ermittelten Daten lassen sich via IO-Link-Schnittstelle direkt in den Bearbeitungsprozess einbinden und für eine automatisierte Fertigung nutzen. Außerdem erfasst das System den Spannzustand digital, liefert wertvolle Gesundheitsdaten der Spannmittel und ermöglicht so eine transparente Überwachung sowie eine zustandsbasierte Wartung

Bei der MTU kam das kürzlich vorgestellte STARK.intelligence sehr gut an. Gelobt wurde neben den digitalen Fähigkeiten und den umfassenden Überwachungsmöglichkeiten insbesondere die Möglichkeit zur Nachrüstung.

Technologieführer

Karlheinz Walch sieht STARK in seiner Branche als den technisch führenden Anbieter für prozessübergreifende Lösungen. Er räumt ein, dass es eine Reihe von Spanntechnikherstellern gibt, die ein Spannsystem anbieten, das Werkstücke auf einer Maschine genau spannt. Einigen von ihnen gelänge es auch, mehrere Bauteile auf einer Maschine exakt zu spannen. „Jedoch über Jahrzehnte hinweg mehrere hundert Vorrichtungen auf unterschiedlichsten Maschinen mit gleichbleibend hoher Präzision zu spannen – das schaffen nur wir von STARK“, ist er sicher. Zudem würden viele von Ihnen an der zuverlässigen Überwachung und Spannkontrolle, sowie an den hohen radialen Zerspankräften beim Drehen scheitern.

Über STARK:

Die STARK Spannsysteme GmbH mit Sitz in Rankweil/Österreich ist seit 2000 Mitglied der ROEMHELD Gruppe. 1977 gegründet, konstruierte das Unternehmen 1988 das weltweit erste Nullpunktspannsystem. Heute entwickelt und produziert das Hightech-Unternehmen STARK-Nullpunktspannsysteme und HILMA-Schraubstöcke von höchster Qualität und Präzision für internationale Kunden. Diese stammen unter anderem aus dem Automobilbau, der Luftfahrt und der Medizintechnik. Produkte von STARK Spannsysteme stehen für minimale Rüstzeiten, eine schnelle Fertigung und hohe Flexibilität. Sie werden durch kundenindividuelle Lösungen ergänzt. STARK beschäftigt derzeit etwa 75 Mitarbeiter.