Großteilebearbeitung für Stahlteile

22. August 2022
Posted by: Andreas Janisch
Category: Technik

Großteilebearbeitung bezeichnet die Herstellung von großformatigen Stahlteilen durch spanabhebende Bearbeitung. Eine besondere Herausforderung stellen dabei die überdurchschnittlich großen Gewichte und Abmessungen der Bauteile dar.

Es gibt keine offizielle Definition, ab wann man von Großteilebearbeitung spricht, aber bei Werkstücken über einem Meter Kantenlänge oder Wellen über 2 Metern Länge, wird die Auswahl an Lohnfertigern schnell kleiner und man ist auf spezialisierte Anbieter angewiesen. Ab Teilegrößen von etwa 3m gibt es nur noch sehr wenige Anbieter, die diese Teile bearbeiten können.

Diese verfügen nicht nur über die geeigneten CNC Dreh- und Fräsmaschinen, sondern können große und schwere Teile auch sicher Transportieren und verladen.

In diesem Artikel werden wir verschiedene Themen im Zusammenhang mit der Bearbeitung von Großteilen untersuchen. Darunter gängige Anwendungen für maschinell bearbeitete Großteile, sowie die verwendeten Ausrüstungen und Werkzeuge.

Weiters werden wir auf die Herausforderungen, die sich bei der Vergabe von Unteraufträgen für diese Art der Bearbeitung ergeben eingehen.

Anwendungen für Großteilbearbeitung

In vielen Branchen werden große maschinell bearbeitete Teile benötigt.

In der Energie- und Stromerzeugung kommen große Maschinengehäuse und Wellen in Turbinen und Generatoren zum Einsatz. Meist sind diese auf sehr schweren Grundrahmen befestigt, die wiederum sehr enge Toleranzen haben und deshalb auf Portalfräsanlagen spanabhebend bearbeitet werden müssen. Auch bei alternativen Energien, wie der Windkraft kommen sehr große Zahnräder und Wellen zum Einsatz.

Im Bergbau kommen maschinell bearbeitete Bauteile unter anderem in Transportfahrzeugen, Seilrollen und Steinbrechern zum Einsatz.

In der Öl- und Gas Branche werden bei Bohranlagen sehr große Getriebe benötigt. Beim Transport von Öl und Gas kommen große Pumpengehäuse und Schlauchkupplungen zum Einsatz, die auch mit großen Dreh- und Fräsmaschinen auf enge Toleranzen gefertigt werden.

Maschinen in der Großteilbearbeitung

Bei der Großteilbearbeitung ist es nicht ungewöhnlich, dass auch ältere Maschinen zum Einsatz kommen. Je größer die Bauteile werden, desto weniger sind schnelle Werkstückwechsel und hohe Stückzahlen relevant. Generell unterscheidet man zwischen Dreh- und Fräsmaschinen, wobei moderne Fräsmaschinen zum Teil auch runde Bauteile bearbeiten können.

Fräsmaschinen

Bei Horizontalfräsmaschinen steht die Spindel parallel zur Platte. Ein großer Vorteil dieser Bauart ist, dass die Späne besonders gut abgeschieden werden können. Horizontal-Bohr- und Fräsmaschinen werden umgangssprachlich auch als Bohrwerk bezeichnet. Diese Bezeichnung hat sich sogar in anderen Sprachen etabliert.

Bei einer Vertikalfräsmaschine steht die Spindel hingegen senkrecht zur Platte.

Beide Bauarten sind als 3,4 und 5-Achsmaschinen erhältlich.

Bei einer 3-Achs Fräsmaschine bewegt sich die Spindel entlang der 3 (X-Y-Z) Achsen. Bei einer 4-Achs Maschine kann das Werkstück zusätzlich um eine der Achsen gedreht werden. Bei einer 5-Achs Fräsmaschine kann das Werkstück dementsprechend um 2 Achsen gedreht werden. Dies ermöglicht das Fräsen sehr anspruchsvoller Geometrien.

Sehr große Vertikalfräsmaschinen werden als Portalfräsmaschine ausgeführt. Dabei wird der Fräskopf an einem Querbalken angebracht, der auf zwei Stützen befestigt ist. Diese Maschinen können sehr schwere Teile aufnehmen, da das Maschinenbett direkt auf dem Fundament liegt. Portalfräsmaschinen gibt es in vielen Größen bis hin zu 30m Länge und in Ausnahmefällen sogar noch darüber hinaus.

Drehmaschinen

Auch bei den Drehmaschinen unterscheidet man zwischen Horizontal- und Vertikaldrehmaschinen. Bei Horizontaldrehmaschine rotiert das Werkstück um die horizontale Achse und ist entweder einseitig oder beidseitig eingespannt. Bei sehr langen Wellen werden auch noch zusätzliche Stützrollen verwendet.

Für kurze Bauteile mit großem Durchmesser, wie Ringe oder Zahnräder werden Plandrehmaschinen eingesetzt.

Für besonders schwere Bauteile wie Turbinengehäuse werden bevorzugt große Vertikaldrehmaschinen eingesetzt. Diese werden auch als Karusselldrehmaschinen bezeichnet. Hier liegt das Bauteil auf einer waagrechten Scheibe und wird auf diese gespannt. Das Werkzeug ist auf einem verfahrbaren Turm oder einem Portal befestigt.

Lieferanten für Großteilbearbeitung finden

Großteile werden meist in darauf spezialisierten Bertrieben bearbeitet. Kaum ein Maschinen- oder Anlagenbauunternehmen fertigt solche Teile selbst, weil die Anschaffungs- und Instandhaltungskosten der Bearbeitungsmaschinen enorm sind. Zudem benötigen die Maschinen eine Menge Platz und entsprechende Beladungseinrichtungen.

Die erste Herausforderung bei der Großteilbearbeitung ist es also, die richtigen Lieferanten zu finden. In den meisten Verzeichnissen ist leider nicht ersichtlich, welche Teilegrößen ein Lieferant fertigen kann. Spezialisierte Lieferanten haben diese Informationen aber meist auf ihrer Website. Ein spezialisierter Vermittler für Stahlkomponenten kann Ihnen helfen, wertvolle Zeit zu sparen.

Bei der Vergabe sollten dann auch unbedingt die zwischenliegenden Schritte geprüft werden:

Abklären, ob ein Sondertransport erforderlich ist. Be- und Entlademöglichkeit prüfen.
Wird nach der Bearbeitung eine Wärmebehandlung benötigt?
Lackier- und Beschichtungsanlagen müssen für die Abmessungen und Gewichte der Werkstücke geeignet sein.

Vor der Vergabe empfiehlt sich in jedem Fall ein Audit vor Ort und wenn möglich, Rücksprache mit Referenzkunden. Anders als bei gewöhnlichen Dreh- und Frästeilen besteht meist keine Möglichkeit, ein Muster erstellen zu lassen. Bei der Großteilbearbeitung handelt es sich meist um sehr wichtige Komponenten, die große Auswirkungen auf ein Projekt haben. Die Vergabeentscheidung sollte somit gründlichst überlegt sein.