Im siebten Himmel

Einige der größten Flugzeuge der Welt heben mit Triebwerken des englischen Traditionsherstellers Rolls-Royce ab. Häufig ist auch ein Stück Presstec mit an Bord

Datum: 09/10/2018 3:59pm
Im siebten Himmel

Jahrhundertwende. Totale Industrialisierung. Zeit der Pioniere. Alles ist möglich. Was es dazu braucht: technisches Know-how und eine gute Portion Unternehmergeist. Charles Stewart Rolls und Frederick Royce haben beides. Im Dezember 1904, einen Tag vor Heiligabend, tun sie sich zusammen und schreiben Geschichte. Zwei Jahre später rollt ihr erstes Auto: der Rolls-Royce Silver Ghost – ein Mythos.

Doch wer beim Namen Rolls-Royce nur an Autos denkt, hat weit gefehlt. Denn ab 1914 wird das Unternehmen auch führend im Flugzeugmotorenbau. Ab den 1960er-Jahren verfügte man über das umfassendste Triebwerksprogramm aller Hersteller. Als weltweite Nummer zwei hinter General Electric gehört Rolls-Royce auch heute noch zu den wichtigsten Herstellern von Antriebssystemen für die Luftfahrt. Rund um den Globus sind mehr als 1600 Rolls-Royce-Triebwerke in Maschinen aller großen Hersteller im Einsatz, vor allem in denen von Boeing. Und hebt eines dieser Flugzeuge ab, ist mit ziemlich großer Wahrscheinlichkeit auch Presstec mit an Bord. Denn einer der wichtigsten Zulieferer von Rolls-Royce ist das ehemalige Familienunternehmen Thos C Wild (TC Wild) aus dem englischen Sheffield. TC Wild produziert seine nahtlosen Titan-Schmiederinge seit vier Jahren an maßgefertigten Sonderpressen von Presstec.

Die Ringe sind außergewöhnlich leicht und hitzeresistent, um den extremen Bedingungen in komplexen industriellen Anwendungen gerecht zu werden, zum Beispiel in der Öl- und Gasindustrie – oder eben in den Flugzeug-Triebwerken von Rolls-Royce. Weil TC Wild aufgrund der rasant gestiegenen Nachfrage seine Produktionskapazitäten dringend erweitern muss und mit der Presstec-Presse bisher bestens fuhr, wurde jetzt eine zweite, modernere Variante bestellt. In enger Zusammenarbeit mit den Ingenieuren von TC Wild entwickelte Presstec eine Presse, die allen Anforderungen im Bau von Triebwerksteilen gerecht wird. Die Presse ist mit ihrem kompakten Zuschnitt den begrenzten räumlichen Möglichkeiten bei TC Wild angepasst. Bei Bedarf ist sie modifizierbar und somit zukunftssicher. Anfang 2019 soll die neue Presse in Betrieb genommen werden.

„Wie sie sich vorstellen können ist ein Flugzeugtriebwerk sehr sensibel. Entsprechend hoch sind die Anforderungen an jedes Bauteil. Die für die Luftfahrtindus­trie vorgeschriebenen Qualitätsprüfungen gehen bis hin zum Röntgen“, sagt Presstec-Geschäftsleiter Rainer Griesbaum, der den Kunden TC Wild persönlich betreut und mit der Materie bestens vertraut ist. „Deshalb ist es für unsere Kunden sehr wichtig, einen erfahrenen Partner an der Seite zu haben, der zugleich auch offen für Innovation ist. Wir sind beides. Aufbauend auf den Erfahrungswerten mit unseren Standard-Pressen, finden wir so immer wieder neue, auf die individuellen Anforderungen des Kunden zugeschnittene Lösungen.“

Bei der Anschaffung einer neuen Presse geht es meist darum, die Produktion funktionaler, sicherer und wirtschaftlicher zu gestalten – so auch bei TC Wild. So soll die bei Presstec in Auftrag gegebene zweite Presse das sich bereits in Betrieb befindliche Modell ergänzen – zum einen, um die Produktionskapazitäten des Unternehmens zu erweitern, zum anderen, um einen möglichen Ausfall der bislang einzigen Presse aufzufangen. Mit einer Presskraft von 25 000 Kilonewton (kN) ist diese größer und folglich leistungsstärker als das 12 500 Kilonewton starke neue Modell, verfügt jedoch über keinerlei Automatik. Die neue Presse wird bei Bedarf vollautomatisch laufen – und soll so zu einer insgesamt effizienteren Produktion beitragen.

Doch welche Funktion hat so ein Ring im Triebwerk überhaupt?
Die erste erfolgreich laufende Turbine baute der Norweger Aegidius Elling 1903. Angesaugte Luft wurde komprimiert, Treibstoff eingespritzt und verbrannt. Der Abgasstrahl trieb ein Schaufelrad an, die eigentliche Turbine, welche wiederum den Kompressor am Triebswerkseingang antrieb. Heute sind sogenannte Mantelstromtriebwerke der Standard, eine Weiterentwicklung der ursprünglichen Flugzeugturbinen. Ihre grundlegende Technik ist schnell erklärt: Angesaugte Luft wird komprimiert, Treibstoff eingespritzt und verbrannt. Im Abgasstrahl, der hinten austritt, wird ein Rad mit Schaufeln angetrieben, das dann den Kompressor am Triebwerkseingang antreibt. Der Kompressor besteht aus mehreren Stufen, die den Luftdruck erhöhen. Jede Stufe wiederum besteht aus jeweils einem Rotor, einem Schaufelrad also, und einem Statorrad, einem fest stehenden Kranz aus Schaufeln oder Leitblechen. Gleiches gilt für den Turbinenteil, der ebenso aufgebaut ist. Je nach Triebwerk werden zwischen 8 und 14 Stufen verbaut. In der Regel wird ein Teil der Luft um das Triebwerk herumgeleitet, so dass nur die erste Stufe des Kompressors, der sogenannte Fan, diese umlaufende Mantel-Luft wie ein großes Gebläse beschleunigt. Schon beim Einströmen in die Brennkammer wird die Luft durch Kompression auf mehr als 600 Grad Celsius erhitzt. Bei der Verbrennung sind es dann mehr als 2200 Grad – eine Temperatur, bei der selbst Superlegierungen aus Nickel-Chrom-Molybdän nicht mehr ausreichen. Sie müssen aktiv gekühlt werden. Das ist so ähnlich, als müsste man Eis davon abbringen, in einem Pizzaofen zu schmelzen. Das ist nicht unmöglich, bedarf aber zahlreicher Luftkanäle und Labyrinthdichtungen im Innern der Turbine. Sie werden mit Hilfe der nahtlosen Schmiederinge von TC Wild realisiert.

Und wie werden diese Ringe hergestellt?
„Wir haben es mit klassischer Metallumformung zu tun“, sagt Rainer Griesbaum. „Am Anfang haben Sie ein zylindrisches Teil, das im Ofen bei 1150 Grad erhitzt wird. Wenn es rot glüht und formbar ist wie Knete, wird es von der Presse gestaucht, bis es die Form einer Scheibe annimmt.“ Dann folgt der entscheidende Teil: das Napfen und anschließende Lochen. „Dabei müssen sie eins bedenken“, sagt Griesbaum. „Aufgrund der komplexen Anforderungen wird im Flugzeugbau ausschließlich mit hochlegierten Qualitätsstählen gearbeitet. Schon daher sollte so wenig Material verschwendet werden wie möglich.“ Also wird die Scheibe zuerst mit einem Napf vorgelocht, der das glühende Metall komprimiert. Anschließend wird das Werkzeug getauscht und die Scheibe mit einem im Stößel integrierten Lochdorn durchstoßen. Der Ring-Rohling wird dann noch einmal erhitzt und ausgewalzt. Um den Rohling in seine optimale Form zu bringen sowie durch das Erhitzen an seiner Oberfläche oxidiertes Material zu entfernen, wird er abschließend noch einmal mechanisch bearbeitet. Schließlich handelt es sich um einen klassischen Schmiedeprozess, bei dem das zähflüssige Metall zwar in seine Grundform gebracht werden kann, nach dem Erkalten aber noch Feinschliff benötigt. „Das ist gerade in so sensiblen Bereichen wie der Luftfahrt wichtig, wo alle Maße exakt definiert sind, damit es bei hoher Drehzahl des Triebwerks nicht zu Unwuchten oder ungleichmäßiger Belastung des Rings kommt“, sagt Griesbaum.  

Boom in der Luftfahrt
Das Geschäft mit der Luftfahrt boomt. Rolls-Royce hat im brandenburgischen Dahlewitz Ende letzten Jahres mit der Produktion des Triebwerk Trent XWB begonnen – zu einem Stückpreis von 20 Millionen Euro. Im Jahr 2015 gab die Airline Emirates 50 neue Trent-900-Triebwerke in Auftrag, mit denen das Unternehmen seine neue Airbus-A380-Flotte ausrüstete.  Kostenpunkt: 9,2 Milliarden US-Dollar. Es war der größte Auftrag in der Geschichte von Rolls-Royce – und davon profitiert TC Wild. Mit der neuen Sonderpresse von Presstec ist auch TC Wild für solche Großaufträge jetzt noch besser gerüstet.

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