Überwindung von Engpässen in der Luft- und Raumfahrtfertigung: Wie das Walzen von Blechen das Bump-Forming bei Isogrid- und Orthogrid-Raketenpaneelen ersetzt

Angesichts immer enger werdender Starttermine sehen sich Hersteller in der Luft- und Raumfahrt mit einem eklatanten betrieblichen Engpass konfrontiert: der Umformung gekrümmter Raketenrumpfplatten mit komplexen, maschinell bearbeiteten Gittermustern.

In der Vergangenheit dauerte die Herstellung dieser gekrümmten zylindrischen oder konischen Formen mit herkömmlichen Abkantpressen bis zu 60 Stunden pro Platte. Heute reduziert die fortschrittliche Hochleistungs-Blechwalztechnologie von Davi diesen Umformzyklus auf unter 60 Minuten und bewahrt dabei gleichzeitig die filigranen Strukturgeometrien.

Die Herausforderung: Biegen von Strukturgittern mit variabler Dicke
Um den extremen physikalischen Belastungen beim Start standzuhalten und gleichzeitig das Gewicht zu minimieren, verwenden rund 80 % der Luft- und Raumfahrthersteller Isogrid-Muster ( dreieckige Gitter ), während andere auf Orthogrid-Muster (rechteckige Gitter ) setzen.

Die Bearbeitung dieser Strukturgitter führt zu drastischen Dickenschwankungen innerhalb einer einzigen Aluminiumplatte. Die Plattendicken reichen typischerweise von 6,35 mm (0,25 Zoll) bis zu 76,2 mm (3,0 Zoll). Nach dem Aushöhlen bleiben filigrane vertikale Rippen stehen, während angrenzende Aushöhlungsbereiche auf die Hälfte ihrer ursprünglichen Materialdicke abgetragen werden. Darüber hinaus weisen Bauteile häufig unterschiedliche Rippenhöhen, unregelmäßige Ausschnitte und Gittermuster auf, die entweder am Außendurchmesser (OD) oder am Innendurchmesser (ID) eingearbeitet sind.

Die Herstellung dieser ungleichmäßigen Strukturen birgt erhebliche Fertigungsrisiken:

- Risiko des Rippenbruchs: Standardmäßige Klemmdrücke können empfindliche Strukturrippen leicht zerquetschen oder verformen.

- Unregelmäßiger Rollkontakt: Da die Plattenrückseite flach ist, während die gegenüberliegende Seite aus lokal angeordneten Rippen besteht, berührt die Walzmaschine nur die höchsten Punkte des Gitters.

- Komplexität der Kapazitätsberechnung: Die Maschinenkapazität lässt sich nicht anhand der Standardabmessungen einer Platte in voller Breite berechnen. Stattdessen müssen das Biegemoment und der strukturelle Widerstand allein anhand der äquivalenten Gesamtbreite der höchsten Rippen berechnet werden.

Buckelformen vs. Plattenwalzen: Die Auswirkungen auf den Betrieb
Jahrelang setzten Hersteller in der Luft- und Raumfahrt auf Stufenbiegen oder Buckelformen an Abkantpressen. Das Verfahren ist zwar funktionsfähig, aber von Natur aus arbeitsintensiv und langsam.

Technische Walzstrategien für bearbeitete Flugzeugbauteile
Um bearbeitete Gitterplatten zu walzen, ohne die geometrische Integrität oder die strukturelle Festigkeit zu beeinträchtigen, wendet Davi je nach Plattendesign und Produktionsvolumen drei unterschiedliche technische Ansätze an:

- Einbau von Füllmaterial: Temporäres Opfermaterial oder Kanteneinsätze werden in die bearbeiteten Aussparungen eingesetzt, um die Gesamtdicke auszugleichen, wodurch ein einheitlicher Klemmdruck über gleichmäßige Höhen hinweg gewährleistet wird.

- Fortschrittliche Prozesssteuerung und maßgeschneiderte Werkzeuge: Erfahrene Bediener nutzen firmeneigene Walzparameter und setzen Maschinensysteme wie die Davi MAV 3-Walzen-Serie mit variabler Achse oder die MCB 4-Walzen-Serie ein, um Tangentialpunkte präzise zu bearbeiten, ohne empfindliche Rippenlinien zu beschädigen.

- Maßgeschneiderte profilierte Walzen: Für Produktionslinien mit hohem Volumen, bei denen bearbeitete Rasterbereiche nur einen Teil der Platte abdecken (z. B. 70 % Rasterabdeckung, 30 % massiver Randbereich), entwickeln die Ingenieure von Davi maßgeschneiderte abgestufte oder profilierte Walzen. Die unterschiedlichen Walzendurchmesser passen sich perfekt an die Geometrie der Platte an und gewährleisten einen gleichmäßigen Anpressdruck sowohl auf der Rohplatte als auch auf den bearbeiteten Abschnitten.

Präzision durch Davi-Biegetechnologie
Die Bearbeitung komplexer, hochwertiger Luft- und Raumfahrtlegierungen erfordert eine starre Maschinenarchitektur und präzise Steuerungssysteme:

- Drehmomentverteilung und Greifkraft: Maschinen wie die Davi MAV verfügen über unabhängige motorisierte Antriebe an allen Walzen, wodurch eine synchronisierte Drehmomentübertragung ohne Plattenrutschen während kritischer Vorbiegephasen gewährleistet wird.

- Parallelitätsregelung: Das patentierte Servo-Tronic-System von Davi sorgt für eine kontinuierliche hydraulische und mechanische Walzenparallelität und verhindert so Maßverzerrungen bei empfindlichen Luft- und Raumfahrtblechen.

- Digitale Prozessüberwachung: Durch die Integration fortschrittlicher Steuerungen wie iRoll eXtreme mit KI-Vision-Technologie können Hersteller Oberflächenradien in Echtzeit messen und das Materialrückfedern automatisch ausgleichen – ohne manuelle Schablonenprüfungen oder zerstörende Versuchsläufe.

Durch den Übergang vom herkömmlichen Bump-Forming zu technischen Blechwalzlösungen beseitigen Luft- und Raumfahrthersteller gravierende Produktionsengpässe, senken den Personalaufwand und skalieren die Blechproduktion, um den modernen Anforderungen an Starts gerecht zu werden.