Werkzeuge und Präzisionsteile für die Verteidigungsindustrie

Bei Teilen für die Verteidigungsindustrie ist der Werkstoff in der technischen Spezifikation und der Zeichnung festgelegt; Ersatzwerkstoffe sind nur mit Freigabe des Kunden zulässig. Häufig eingesetzte Werkstoffe:

• Aluminiumlegierungen: 7075-T6 und 6061-T6; leichte, hochfeste Gehäuse, Halter und Montageteile. Für Druckgussteile Legierungen wie EN AC-46000 (AlSi9Cu3) und EN AC-44300 (AlSi12).
• Stähle: 42CrMo4 und vergleichbare Vergütungsstähle; ausscheidungshärtende nichtrostende Stähle wie 17-4PH (1.4542).
• Hochleistungskunststoffe: PA66 GF30/GF50 für Strukturbauteile; PPS GF40 und PEI für hohe Temperatur- und Flammbeständigkeit; PEEK für Anwendungen, die Verschleiß- und Chemikalienbeständigkeit erfordern.
• Schlagzähe Kunststoffe: PC und PA12 für Gehäuse und Abdeckungen, die bei tiefen Temperaturen zäh bleiben müssen.
• Elastomere: TPE und TPU für Griffflächen und Dichtelemente.

Polymere wie PPS, PEI und PEEK werden bei Werkzeugtemperaturen von etwa 130–200 °C verarbeitet. Dafür sind ein thermisch isolierter Werkzeugaufbau und gehärtete Stähle wie 1.2343 (48–52 HRC) erforderlich, die auch bei hohen Temperaturen maßstabil bleiben.

In Verteidigungsprojekten wird die Werkzeugkonstruktion auf eine Fertigung in kleinen bis mittleren Stückzahlen bei hoher Zuverlässigkeit ausgelegt. In der Konstruktionsphase werden Spezifikationsanforderungen und Herstellbarkeit gemeinsam bewertet.

• DFM und Spezifikationskonformität: Wandstärken, Entformungsschrägen und Eckradien werden so mit dem Kunden abgestimmt, dass kritische Maße und mechanische Festigkeit nicht beeinträchtigt werden; ist eine Zeichnungsänderung erforderlich, wird eine schriftliche Freigabe eingeholt.
• Füll- und Strukturbewertung: Bei glasfaserverstärkten Teilen sind die Faserorientierung und die Lage der Bindenähte entscheidend – Bindenähte dürfen nicht in lasttragenden Bereichen liegen.
• Wechseleinsätze: Für eine schnelle Anpassung an Varianten und Revisionen wird die Kavität mit modularen Einsätzen konstruiert.
• Umspritzen von Metalleinlegern: Metallteile wie Gewindebuchsen, Verbindungsstifte und Kontakte werden in den Kunststoff eingebettet.
• Hochtemperaturwerkzeuge: Heizelemente, Isolierplatten und Spiele für die Wärmeausdehnung werden in die Konstruktion einbezogen.

Bei vertraulichen Projekten achten wir darauf, CAD-Daten im Rahmen der mit dem Kunden geschlossenen Geheimhaltungsvereinbarung (NDA) und mit eingeschränktem Zugriff zu verarbeiten.

Bei Teilen für die Verteidigungsindustrie hängen die Oberflächenanforderungen meist mit Funktion, Beschichtungseignung und geringer Lichtreflexion zusammen.

• Matte Oberflächen: Um Lichtreflexe zu reduzieren, werden für Gehäuse und Abdeckungen Erodierstrukturen im Bereich VDI 3400 30–36 oder feine, auf die Werkzeugoberfläche aufgebrachte Narbungen bevorzugt.
• Griffflächen: Für handbetätigte Teile wie Griffe, Knöpfe und Deckel werden rutschhemmende Narbungen oder ein TPE-Overmolding eingesetzt.
• Oberflächen vor der Beschichtung: Bei Aluminiumteilen, die eloxiert, chromatiert (Konversionsschicht) oder lackiert werden, bestimmen die Rauheit der bearbeiteten Oberfläche (z. B. Ra 1,6 µm) und die Kantenfasen die Beschichtungsqualität.
• Optische und transparente Teile: Anzeige- und Fensterteile erfordern eine Politur nach SPI A1–A2 und einen entsprechenden Werkzeugstahl mit hohem Reinheitsgrad.

Oberflächenanforderungen werden gemeinsam anhand von Musterplatten, freigegebenen Mustern oder Kundenstandards verifiziert. Die Bearbeitungsmaße werden unter Berücksichtigung der Maßänderung durch die Beschichtung festgelegt.

Bei Teilen für die Verteidigungsindustrie sind Toleranzen meist eng und vertraglich bindend. Jedes in der Zeichnung festgelegte Maß und jede Form- und Lagetoleranz (ISO 1101 oder ASME Y14.5) muss messbar sein und dokumentiert werden.

Die von der Fließrichtung abhängige, unterschiedliche Schwindung glasfaserverstärkter Werkstoffe ist die größte Herausforderung bei eng tolerierten Kunststoffteilen. Kritische Maße werden daher mit Aufmaß im Werkzeug gefertigt und auf Basis der T1-Messergebnisse kontrolliert an das Zielmaß herangeführt. Für Dichtflächen sollten Ebenheits- und Verzugsgrenzen gesondert festgelegt werden. Bei zu beschichtenden Teilen wird die Schichtdicke bei der Festlegung der Bearbeitungsmaße berücksichtigt. Die Messergebnisse werden für jedes Merkmal mit Nennwert, Toleranz und Istwert dokumentiert.

In der Verteidigungsindustrie werden Teile mit geringer Stückzahl und hoher Komplexität sowie Prototypen, die keine Werkzeuginvestition rechtfertigen, überwiegend CNC-gefertigt. Die CNC-Bearbeitung übernimmt in dieser Branche zwei Rollen: direkte Teilefertigung und Werkzeugbau.

• Direkte Teilefertigung: Aluminiumgehäuse, Montageplatten, Halter und Verbindungselemente werden aus dem Vollen gefertigt; bei dünnwandigen Teilen kommen Bearbeitungsstrategien zum Einsatz, die Spannungen und Vibrationen reduzieren.
• Drehen: Wellen, Buchsen, Stifte und Gewindeverbindungsteile werden mit präzisen Durchmesser- und Gewindetoleranzen gefertigt.
• Erodieren: Schmale Nuten und scharfe Innenecken in gehärteten Stählen werden senk- oder drahterodiert.
• Werkzeugbau: Kavitäten, Kerne und Einsätze werden per CAD-CAM programmiert und durch Simulation verifiziert.

Für jedes Teil werden Programm, Zerspanungswerkzeuge und Vorrichtungsdaten dokumentiert, sodass Wiederholaufträge exakt nach demselben Prozess gefertigt werden können. Diese Disziplin unterstützt die in Verteidigungsprojekten geforderte Konfigurationsverwaltung und Rückverfolgbarkeit.

In Verteidigungsprojekten ist die Musterfreigabe der vertragliche Startpunkt der Serienfertigung. Abmusterung und Erstmusterprozesse werden daher lückenlos dokumentiert.

• T0- und T1-Abmusterung: Bei spritzgegossenen Teilen werden Füllung, Entformung und Lage der Einleger geprüft; T1-Muster werden mit vollständigem Messbericht vorgelegt.
• Erstmusterprüfung (FAI): Alle Merkmale der Zeichnung werden anhand einer nummerierten Zeichnung (Ballooning) einzeln gemessen und dokumentiert.
• Prozessparameter: Die freigegebenen Spritzgieß- bzw. Bearbeitungsparameter werden eingefroren; sind Änderungen nötig, wird der Kunde informiert und seine Freigabe eingeholt.
• Funktions- und Montagetests: Auf Wunsch werden die Muster in der Baugruppe des Kunden erprobt; die Rückmeldungen fließen in die Werkzeugkorrektur ein.

Für Hochleistungspolymere spezifische Parameter wie Trocknungsbedingungen, Masse- und Werkzeugtemperatur werden bei der Abmusterung dokumentiert und in eine Fertigungsanweisung für die Serie überführt. Während der Serie werden in festgelegten Intervallen entnommene Teile mit dem freigegebenen Muster verglichen.

In der Lieferkette der Verteidigungsindustrie beruht Qualität auf messbaren Ergebnissen, lückenloser Dokumentation und chargenbezogener Rückverfolgbarkeit. Für Kunden, die von ihren Lieferanten die Erfüllung von Qualitätsanforderungen wie AQAP 2110 oder ISO 9001 verlangen, arbeiten wir mit Aufzeichnungen und Berichten, die deren Prozessen entsprechen.

• Maßberichte: Alle Maße werden anhand der nummerierten Zeichnung dokumentiert; bei komplexen Geometrien ist die KMG-Messung etablierte Branchenpraxis und kann in den Prüfplan aufgenommen werden.
• Werkstoffzeugnisse: Für metallische Rohstoffe werden Abnahmeprüfzeugnisse 3.1 nach EN 10204, für Kunststoffrohstoffe Chargenanalysezertifikate (CoA) des Herstellers beschafft.
• Rückverfolgbarkeit: Rohstoffcharge, Fertigungsdatum, eingesetztes Werkzeug bzw. CNC-Programm und Prüfaufzeichnungen werden einander zugeordnet.
• Abweichungsmanagement: Abweichungen werden dokumentiert; fehlerhafte Produkte werden ohne Kundenfreigabe nicht ausgeliefert.

Mit den Lieferungen werden je nach Auftragsanforderungen Konformitätsbescheinigungen (CoC) und Messberichte versandt. Anforderungen an Geheimhaltung und Informationssicherheit werden zu Projektbeginn gemeinsam mit dem Kunden festgelegt.