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24.11.2014 - Fachartikel - Produktionstechnik
Infrarot-Strahler beschleunigen die Herstellung von Flugzeugkomponenten
Vorwärmen von Werkzeugen mit Infrarot-System spart zudem Energie
erwärmen Werkzeuge für Flugzeugkomponenten und
verkürzen dabei die Aufheizzeit erheblich, Foto: Heraeus
Noblelight 2014
Bei der Herstellung von hochspezifischen Titan-Komponenten für Flugzeuge benötigt man Werkzeuge und Formen, die vorgeheizt werden müssen. Kurzwellige Infrarot-Strahler von Heraeus Noblelight ermöglichen es dem britischen Unternehmen Mettis Aerospace die Produktionsgeschwindigkeit zu erhöhen. Im Gegensatz zum vorher genutzten Gassystem konnte die Aufheizzeit mit Hilfe des neuen Infrarot-Systems auf ein Siebtel verkürzt werden. Das Infrarot-System verbessert zudem die Kontrolle der Formprozesse und spart signifikant Energie ein.
Mettis Aerospace besitzt jahrzehntelange Erfahrung in der Herstellung von hochkomplex geformten und bearbeiteten, sicherheitsrelevanten Flugzeugkomponenten. Heute liefert Mettis komplexe Legierungsbestandteile für Industriekonzerne wie Rolls Royce, Boeing und Airbus.
Kurzwellige Infrarot-Strahler für die Vorheizung
Die Herstellung von Titankomponenten beinhaltet das Heizen der Vorformlinge aus Titan auf circa 900°C sowie anschließend die Überführung des beheizten Materials in Gusswerkzeuge. Dabei ist es besonders wichtig, dass die Werkzeuge auf circa 200°C vorgeheizt werden. Bisher erfolgte dies durch eine offene Gasflamme, die ihre Wärme auf Hilfsplatten richtete. Das Gasheizsystem musste jedoch für 24 Stunden angeschaltet bleiben, um sicher zu stellen, dass die Platten die richtige Temperatur hatten, bevor die Werkzeuge in Position gebracht wurden. Das Aufheizen mit dieser Methode konnte bis zu zehn Stunden andauern und der Wärmetransfer war nur mäßig gut kontrollierbar.
Im Rahmen der Modernisierungsmaßnahmen in der Niederlassung in Redditch, legte Mettis Aerospace besonderen Wert auf die Verbesserung des Heizsystems für die Werkzeuge. In Zusammenarbeit mit Heraeus Noblelight entstand so eine alternative Lösung mit Infrarot-Wärme.
Das neue Infrarot-System besteht aus zwei 72 kW Infrarot-Modulen mit kurzwelligen Infrarot-Strahlern; jedes Modul ist auf einen vertikalen Aluprofilrahmen montiert. Die zwei Rahmen werden an beiden Seiten des Arbeitstisches, die die Werkzeuge halten, positioniert. Diese können dann einzeln oder paarweise beheizt werden. Während des Heizens erfolgen mithilfe von Thermoelementen Temperaturmessungen der einzelnen Werkzeugoberflächen. Dies wird im Anschluss genutzt, um die Strahler jedes Moduls automatisch von 0% bis 100% zu steuern. So kann die voreingestellte Temperatur bei maximaler Energieeffizienz erreicht werden.
Infrarot-System spart signifikant Energie ein
Seit der Installation wurden durch das neue System signifikante Energieeinsparungen erreicht. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Infrarot-Module nur bei Bedarf angeschaltet werden müssen, und zugleich die Aufwärmzeiten für die Werkzeuge deutlich kürzer sind. In einigen Fällen konnte die Dauer von zehn Stunden auf nur 90 Minuten gekürzt werden.
Dr. Xenofon Gogouvitis, der R&D Leiter bei Mettis, berichtet: "Die Einrichtung eines IR-Heizsystems war ein sehr wichtiger Schritt in Richtung einer umweltfreundlichen Fabrik. Die Effizienz des Systems erlaubt es uns, Energie- und Zeitverbrauch während der Vorwärmphase der Formen zu reduzieren. Gleichzeitig wurde die Kontrollierbarkeit des gesamten Prozesses verbessert. Zusätzlich bedeutet das Fehlen offener Flammen eine sicherere und bequemere Arbeitsumgebung."
