Kosteneffiziente 3D-Druckfertigung für die Luftfahrt Treibstoffverbrauch und Materialkosten senken, CO2-Emissionen verringern
Der Flugverkehr wächst beständig. In den nächsten fünfzehn Jahren soll sich das Luftverkehrsaufkommen ungefähr verdoppeln. Schon heute ist die Branche stark ausgelastet: Fracht- und Passagier-Flugzeuge zu bauen und instand zu halten ist eine wachsende Herausforderung. Zugleich sollen die CO2-Emissionen des Flugbetriebs reduziert werden. Ein Dilemma? Auf beiden Gebieten kann die additive Fertigung Lösungswege ebnen.
Mit 3D-Druck im Flugzeugbau lassen sich schnellere Produktionsprozesse erzielen. Gefertigt wird genau dann, wenn Bedarf besteht. Ein weiterer Vorteil: Bei der nachfragegebundenen additiven Herstellung fällt kein Aus- und Überschuss an, wie oft bei der Serienfertigung. Zudem ermöglicht das Verfahren die Herstellung leichterer Bauteile, was den Kerosinverbrauch von Maschinen spürbar senkt – je geringer das Gewicht, desto geringer der Kraftstoffaufwand.
EOS-Technologie für die Luftfahrt Das sagen unsere Kunden
Beim Turbinen- und Triebwerksbau sind Herausforderungen wie die Optimierung von Lautstärke, Leistung und Umweltverträglichkeit zu meistern. Hier leistet der industrielle 3D-Druck einen erheblichen Beitrag. Er ermöglicht die Fertigung von Triebwerken mit anspruchsvollen Geometrien und definierten aero- und fluiddynamischen Eigenschaften sowie Leichtbaustrukturen mit bis zu 60 % reduziertem Gewicht für Einzelkomponenten. Auch die Verarbeitung von Superlegierungen ist bei Einsatz des 3D-Drucks kostengünstiger bei gleichzeitig niedrigerem Materialausnutzungsgrad. Das Ergebnis: eine deutliche Reduzierung der Umweltbelastung über die Nutzungsdauer des Flugzeugs. Darüber hinaus sind aus einem Stück gefertigte Bauteile stärker belastbar und nicht so anfällig für Schäden.
MTU Produktion von Serienbauteilen für Airbus-Triebwerke mit EOS-Systemen
Die MTU Aero Engines, Deutschlands führender Triebwerkshersteller, optimiert die Nutzung der vorhandenen EOS-Maschinen für den Bau von sicheren und kostengünstigen Serienbauteilen. Mittels additiver Fertigung baut MTU Boroskopaugen für die Getriebefans der neuen Triebwerksgeneration PurePower® PW1100G-JM des Airbus A320neo. Die Niederdruckturbine des A320neo-Getriebefans ist die erste Turbine, die serienmäßig mit additiv gefertigten Boroskopaugen ausgerüstet wird. Ausschlaggebend waren unter anderem die Kostenvorteile der EOS-Technologie - sowohl bei der Fertigung als auch bei der Entwicklung.
Qualitätssicherung für die Luftfahrt Effiziente Prozessüberwachung mit EOS Exposure OT
Hohe Zulassungsanforderungen in Bezug auf Sicherheit sind in der Luftfahrt eine große Herausforderung. Jedes fliegende Bauteil muss ausgehend vom Rohmaterial bis zum Endprodukt lückenlos überwacht und die Fehlerfreiheit sichergestellt werden. MTU Aero Engines hat die optische Tomographie für den Bauprozess zusammen mit EOS zum Serienprodukt EOSTATE Exposure OT weiterentwickelt. Über die parametrierbare Software können detaillierte Rückschlüsse auf die Qualität der Bauteile in jeder Schicht gezogen werden. Damit ermöglicht die optische Tomographie die Kontrolle von Reproduzierbarkeit, erhöht die Vergleichbarkeit zwischen Bauteilen, Bauaufträgen sowie Drucksystemen und schafft die Voraussetzung für die kosteneffiziente Qualitätssicherung in der Serienanwendung.
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Additive Fertigung für die Luftfahrt Verriegelungswelle für die Flugzeugtür eines Airbus A350
Airbus ist ein weltweit führendes Unternehmen in den Bereichen Luft- und Raumfahrt sowie damit verbundene Dienstleistungen. 3D-Drucktechnologie von EOS unterstützt Airbus dabei, ein wirtschaftlicheres und ressourcenschonenderes Flugzeug anzubieten. Die additive Fertigung einer Verriegelungswelle für Flugzeugtüren konnte dabei beeindruckende Kennzahlen erwirken:
- 45 % Gewichtsreduzierung des additiv gefertigten Bauteils bei gleichbleibender Robustheit
- 25 % Einsparung bei den Herstellungskosten durch Reduktion von Material und Montagezeit
- Bauteilreduzierung von 10 auf 1
- Gewichtseinsparung von etwas mehr als 4 Kilogramm bei insgesamt 16 Klinkenwellen, die für ein A350-Flugzeug verwendet werden
Das Bauteil wurde aus Titan auf dem EOS-System EOS M 400-4 gefertigt.
Kostentreiber reduzieren – eine wichtige Stellschraube für die effizientere Fertigung von Strukturbauteilen für die Luftfahrt. Digitalisierte Fertigungsprozesse bieten hier weitreichende Möglichkeiten. So lassen sich mithilfe der additiven Fertigung mehrere Bauteile zu einem zusammenfassen und dadurch Produktionsschritte wie die Montage einsparen. Auch die kapitalbindende Lagerung von Ersatzteilen wird obsolet. Ohne Vorlauf wird genau dann produziert, wenn ein Teil gebraucht wird. Außerdem kompensieren die vergleichbar leichteren additiv gefertigten Strukturbauteile den CO2-Fußabdruck von Flugzeugen.
Liebherr Komponente der primären Flugsteuerung im Airbus A380
Liebherr-Aerospace ist ein führender Zulieferer von Systemen für die Luftfahrtbranche. Gestützt auf mehr als fünfzig Jahre Erfahrung entwickelt, produziert und betreut das Unternehmen zahlreiche Flugzeuginstrumente wie Flugsteuerungs- und Betätigungssysteme, Fahrwerke, Luft-Management- Systeme sowie Getriebe.
Mit Einsatz des Metall-3D-Druckers EOS M 400-4 hat Liebherr einen innovativen Hochdruck-Hydraulikblock für den Airbus A380 gefertigt. Der neue additiv gefertigte Ventilblock bietet die gleiche Leistung wie das konventionelle Bauteil, ist jedoch wesentlich leichter und besteht aus weniger Einzelteilen. Das Bauteil besteht aus einer Titanlegierung und erfüllt alle Zertifizierungsanforderungen für den Flugeinsatz.
Die additive Fertigung mit Polymertechnologie gewinnt auch für den Kabineninnenraum immer mehr an Bedeutung. Dies ist auf mehrere Faktoren zurückzuführen: In diesem Umfeld sind ein hoher Individualisierungsgrad und eine flexible werkzeuglose Produktion entscheidend. Für die Kabine gelten zudem sehr hohe Werkstoffanforderungen, z. B. in puncto Entflammbarkeit. Außerdem ist eine Technologie erforderlich, die derartige Werkstoffe verarbeiten kann, insbesondere dann, wenn es um komplexe Designs geht, etwa bei gedrehten Leitungen. Und schließlich braucht es einen konstanten Bauprozess, einen weniger komplexen Nachbearbeitungsprozess, aber auch digitale Ersatzteilstrategien und ebensolche Ersatzteile, sowie virtuelle Inventare. All dies bietet die Polymertechnologie für industriellen 3D-Druck.
Etihad Engineering Die Flugzeugkabine der Zukunft
Etihad Engineering ist im Nahen Osten der größte Serviceanbieter für die Wartung, Reparatur und Instandhaltung (MRO) von Flugzeugen. Als Tochtergesellschaft der Etihad Aviation Group stellt das Unternehmen in seinem modernen Werk am internationalen Flughafen von Abu Dhabi rund um die Uhr Wartungsdienste zur Verfügung, einschließlich Konstruktion, Verbundstoffreparatur, Kabinenumrüstung und komponenten-bezogene Dienstleistungen.
Das EOS P 396 System ermöglicht die Fertigung von Serienteilen aus Polymerwerkstoffen wie PA 2241 FR und kann damit zur Herstellung von Kabinenteilen eingesetzt werden, die im Rahmen von sogenannten C-Checks ausgetauscht werden müssen. Zudem lassen sich Defekte auch innerhalb kurzer Zeit durch die Fertigung der benötigten Teile während der Wartung in der normalen Standzeit des Flugzeugs (Line-Maintenance) beheben.
Etihad und EOS stehen für qualitativ hochwertige Lösungen und technologische Innovationen und teilen die gleiche Denkweise: Gemeinsam wollen wir Konstruktion und Produktion von Bauteilen für den Flugzeuginnenraum auf ein neues Level heben“, sagt Markus Glasser, Senior Vice President EMEA Region bei EOS, und weiter: „Die additive Fertigung von Kabineninnenteilen bietet einen erheblichen Mehrwert durch einfachere Reparatur, Leichtbaudesign, kürzere Vorlaufzeiten sowie flexible Anpassungsmöglichkeiten und adressiert damit einige der wichtigsten Herausforderungen der Luft- und Raumfahrtindustrie.
Weitere Erfolgsgeschichten unserer Kunden 3D-Druck im Einsatz für die Luftfahrt
Zertifizierung und Skalierung Ihrer 3D-Druckanwendungen Additive Minds Consulting
Sie möchten Ihre Produktion zertifizieren und skalieren? Wir liefern Ihnen das erforderliche Know-how.
Unser Additiv Minds-Consulting Team erleichtert Ihnen die Implementierung robuster Prozesse, mit denen Sie eine rundum stabile industrielle 3D-Druckproduktion sicherstellen. So können Sie den detaillierten Nachweis erbringen, dass Ausstattung und Verfahren Ihrer Produktion auch bei einer Serienfertigung reibungslos funktionieren. Wir unterstützen Sie bei der Zertifizierung Ihrer erforderlichen Standards.
Lösungen zur additiven Fertigung in der Luftfahrtindustrie
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