GKN Aerospace setzt auf Gleitschliff- und Strahltechnik von Rösler
, Rösler Oberflächentechnik GmbH - Zurück zur Übersicht
Die Region rund um San Diego (CA) zählt seit Jahrzehnten zu den zentralen Standorten der US-Luftfahrttechnik und bietet qualifizierte Arbeitskräfte sowie ein starkes Zulieferernetzwerk. Gleichzeitig stellt der Staat Kalifornien hohe Anforderungen an eine nachhaltige und ressourcenschonende Produktion. GKN Aerospace ist ein weltweit führender Hersteller für Hochleistungskomponenten und -systeme für die Luft- und Raumfahrtindustrie mit Kunden wie Pratt & Whitney, General Electric und Boeing. Das Unternehmen hat 2024 in El Cajon ein hochmodernes Werk in Betrieb genommen, das sich auf die Bereiche Instandhaltung und Wartung (englisch: Maintenance, Repair and Overhaul, kurz MRO) von Luftfahrtkomponenten konzentriert.
Die hohen Anforderungen des Standorts in puncto Umweltschutz harmonieren perfekt mit der Nachhaltigkeitsoffensive von GKN Aerospace. Für die Lieferanten bedeuten sie aber eine enorme Herausforderung: Die Anlagen müssen strengen kalifornischen Umweltauflagen entsprechen und zugleich präzise, zuverlässige und hocheffiziente Technik liefern. Beim prozessintensiven Wiederaufbereiten von Flugzeug-Turbinenschaufeln setzte sich Rösler Oberflächentechnik sowohl beim Entschichten als auch beim finalen Gleitschleifen mit leistungsstarken Lösungen durch. Zur Entscheidungsfindung trugen auch die positiven Erfahrungen des GKN Aerospace-Schwesterwerks in Malaysia mit den entsprechenden Rösler-Prozessen bei.
Innovative Rösler-Technik für umweltfreundliche Prozessketten
Die Turbinenschaufeln in Flugzeugtriebwerken sind extremen Bedingungen ausgesetzt, darunter hohe Temperaturen, starke Zentrifugalkräfte und kontinuierliche Vibrationen. Dadurch kann es zu Materialermüdung, Rissen oder Ablagerungen kommen. Um die Sicherheit, Leistung und Effizienz des Triebwerks zu gewährleisten, müssen die Turbinenschaufeln regelmäßig überprüft, gereinigt und bei Bedarf instandgesetzt oder ersetzt werden. Der Ablauf dieser Prozesskette ist klar im Repair-Manual für die jeweiligen Engine-Komponenten durch den Hersteller der Engines geregelt und erfordert vor der eigentlichen Röntgen- und Sichtkontrolle der Bauteile das Entfernen sämtlicher Beschichtungen. Für dieses sogenannte Stripping setzt GKN Aerospace nun eine Hochdruckwasserstrahlanlage von Rösler ein, die die Turbinenschaufeln komplett ohne den Einsatz von Strahlmittel und ohne Chemikalien entschichtet und sich so enorm positiv auf den ökologischen Fußabdruck der kompletten Prozesskette auswirkt.
Ein weiterer Pluspunkt ist die automatische Wasseraufbereitung, die den Wasserverbrauch auf ein Minimum reduziert. Auch der letzte Prozessschritt, das finale Gleitschleifen am Ende des Wiederaufbereitungsprozesses, erfolgt mit Rösler-Technik, nämlich in zwölf Trogvibratoren. Besonders nachhaltig wird das System durch den Anschluss von zwei Prozesswasserkreislaufsystemen mit je zwei Reinigungszentrifugen. Das Prozesswasser wird hier von Feststoffen gereinigt und den Gleitschliffanlagen wieder zur Verfügung gestellt. Bei der Überwachung der Prozesswasserqualität unterstützt das Monitoring Tool Rösler Smart Solutions.
Effektives und nachhaltiges Stripping mittels Hochdruckwasserstrahlen
Um den Zustand der Turbinenschaufeln objektiv beurteilen zu können, müssen diese zunächst entschichtet werden. Das erfolgte bislang mittels chemischen Entschichtens, wobei Stoffe zum Einsatz kamen, die anschließend aufwendig entsorgt werden mussten, was nicht nur aufwendig, sondern auch teuer war. Im Schwesterwerk in Malaysia setzt GKN Aerospace bereits seit einigen Jahren eine Hochdruckwasserstrahlanlage von Rösler für das Entschichten ein. Diese Lösung wurde nun auch in El Cajon adaptiert.
„Wir haben für GKN Aerospace eine ALS-Anlage, also eine Roboterstrahlanlage, ausgestattet mit einem Drehtisch geliefert. Auf diesen können bis zu sechs Turbinenschaufeln nebeneinander aufgespannt werden, die dann nacheinander bearbeitet werden“, erklärt Tobias Maaser, der als Sales and Project Engineer im Bereich Strahltechnik für die Aerospace-Kunden bei Rösler verantwortlich ist. Eine fest verbaute Düse sowie eine zusätzliche, rotierende Düse sorgen für eine umfassende und allseitige Bearbeitung der Titan-Bauteile. „Beim Hochdruckwasserstrahlen nutzen wir sehr hohe Energie in Verbindung mit Flüssigkeit. Diese dringt leicht in die Oberfläche ein und sprengt die Beschichtung weg. Das erfolgt wesentlich schneller als die vorhergehende Bearbeitung.“ Konkret ist der Prozess nun etwa doppelt so schnell wie davor und wesentlich umweltfreundlicher, weil pro Jahr viele Chargen chemischer Abwässer und kontaminierter Beschichtungsrückstände eingespart werden können.
Genauso wichtig wie eine effektive und nachhaltige Anlagentechnologie ist im hochsensiblen Aerospace-Bereich das Thema Prozessdokumentation. Das Entschichten der Turbinenschaufeln erfolgt vollautomatisiert und computergestützt über Roboter, gesteuert von einem Supervisor-System (PC Supervisor Master). Dieses überwacht sämtliche Parameter in Echtzeit, einschließlich aller Ventile, Wartungseinheiten und Prozessabläufe, und visualisiert den Status über digitale Anzeigen. Ein Barcode-Scanner ordnet die Teile anhand ihrer Seriennummern automatisch dem jeweiligen Bearbeitungsprogramm zu, sodass jeder Arbeitsschritt lückenlos protokolliert wird. Dies gewährleistet eine vollständige Rückverfolgbarkeit der Bearbeitung und höchste Sicherheit, da die Anlage kontinuierlich überprüft, dass alle Prozessparameter eingehalten werden – entscheidend insbesondere bei sensiblen Strahlprozessen, bei denen ein falscher Parameter das Bauteil beschädigen könnte.
Ergonomisches Präzisionsfinish mit sparsamem Ressourceneinsatz im Trogvibrator
Noch deutlicher fallen die Einsparungen im Bereich Bearbeitungszeit und Verfahrensmittel beim zweiten Prozessschritt aus, den Rösler zum Aufbereiten der Turbinenschaufeln am Standort El Cajon beisteuert. Das finale Gleitschleifen der aufgearbeiteten Bauteile erfolgte bislang in veralteten Anlagen eines Wettbewerbers und mit vergleichsweise wenig hochwertigen Verfahrensmitteln.
„Der Bearbeitungsprozess an sich ist klar definiert und durfte von uns nicht verändert werden“, erklärt Michael Striebe, Global Sales Expert bei Rösler, der für die Betreuung der Aerospace-Kunden in der Gleitschliff-Sparte des Oberflächenspezialisten zuständig ist. „Allerdings haben wir das komplette Anlagensetup ausgetauscht und die Verfahrensmittel durch unsere eigenen Produkte ersetzt. Der Effekt ist enorm: Wir sparen durch die höhere Effizienz unserer Trogvibratoren und dank der optimalen Abstimmung der Verfahrensmittel rund 30 Prozent Schleifkörper und arbeiten 50 Prozent schneller als davor.“
Doch nicht nur auf maximale Effizienz sind die neuen Gleitschliffanlagen ausgelegt, sondern auch auf eine verbesserte Ergonomie wurde geachtet. So sind immer zwei Trogvibratoren an einem Podest angeordnet, das verkürzt die Wege für die Maschinenbediener. Auch auf das Thema Schallschutz wurde geachtet und die Anlagen entsprechend mit geeigneten Schallschutzkabinen ausgestattet. Pro Anlage können, von Trennschotts separiert, immer zwei Teile gleichzeitig bearbeitet werden. Auch der Gleitschliffprozess wird mittels Supervisorsystem komplett überwacht und dokumentiert. Ziel der Bearbeitung ist das Erreichen eines Ra-Wertes von 0,6 µm.
Bahnbrechend für die Nachhaltigkeit des Gleitschliffsystems ist der Umstieg vom Frischwasserbetrieb auf eine Kreislaufführung des Prozesswassers, wozu die Anlage mit vier vollautomatisierten Zentrifugen ausgestattet ist, von denen sich nach dem Master & Slave Prinzip je nach Bedarf eine oder zwei dazuschalten. „Die Kreislaufführung des Prozesswassers hat einen gewaltigen Einfluss auf den CO2-Fußabdruck des gesamten Prozesses. Wir sparen damit pro Stunde bei zwölf Gleitschliffanlagen rund 1.500 Liter Wasser, die vorher einfach entsorgt werden mussten. Im Kreislauf geführt hat das Prozesswasser eine Standzeit von rund drei Monaten. Das ist ein wirklicher Durchbruch in Sachen nachhaltiger Prozessführung bei GKN Aerospace und ein Erfolg, der uns bei Rösler freut und wirklich stolz macht“, führt Michael Striebe von Rösler aus.
Abgerundet wird das Prozesswasser-Paket durch die Software Rösler Smart Solutions (RSS) Advanced, mit der sich die Zusammensetzung des Prozesswassers optimal überwachen lässt und die konkrete Handlungsempfehlungen gibt, wenn vorher definierte Soll-Werte über- oder unterschritten werden. Das hilft noch einmal, den Einsatz von Verfahrensmitteln und besonders Compounds einzusparen. Im Vergleich zum Frischwasserbetrieb konnte der Einsatz von Compounds somit um rund 90 Prozent reduziert werden.
Ein Anbieter, zwei Technologien: Rösler überzeugt im Gesamtpaket
„Rösler wurde für die Projekte Vibro und HP ausgewählt, weil das Unternehmen direkt mit unserem Ingenieurteam zusammengearbeitet hat, um Lösungen zu entwickeln, die speziell auf unsere Prozessanforderungen zugeschnitten sind“, erklärt Salvador Jaimez-Meneses, Senior Manufacturing Engineer bei GKN Aerospace im Werk El Cajon. „Während andere Anbieter Standardanlagen mit geringem technischem Engagement anboten, leistete Rösler während der gesamten Planungs- und Validierungsphase detaillierte Unterstützung. Das Rösler-Team half bei der Anpassung der Strahl- und Gleitschliffanlagen, einschließlich der Modifizierung der Bearbeitungströge zur Verbesserung der Ergonomie auf der Grundlage von Anregungen der Bediener und Rückmeldungen aus unserem Schwesterwerk in Malaysia. Durch diese Mitwirkung wurde sichergestellt, dass die Ausrüstung unseren Produktionsanforderungen und Qualitätsstandards entsprach.“
Doch nicht nur die enge Zusammenarbeit mit den Experten von Rösler hat GKN Aerospace von dem deutschen Oberflächenspezialisten mit Niederlassung in den USA überzeugt, sondern auch die Tatsache, dass Rösler als einziger Anbieter Hochdruckwasserstrahlen, Gleitschleifen und die dafür benötigten Verfahrensmittel und Services aus einer Hand anbietet. „Wir haben uns jederzeit optimal von Rösler betreut gefühlt und würden uns wieder für diesen Weg entscheiden“, so das Fazit von Salvador Jaimez-Meneses von GKN Aerospace.
