Fraunhofer ILT druckt Flugzeugteile

Rapid-Manufacturing für die Luft- und Raumfahrt

Günstigere Flugzeugwartung per Rapid Manufacturing - das war das Ziel eines Projektes des Fraunhofer Instituts für Lasertechnik (ILT). Die Forscher haben gezeigt, dass sich auch hoch beanspruchte Turbinenteile aus Metallstaub aufbauen lassen.

Artikel veröffentlicht am 4. Mai 2010, 16:59 Uhr, Werner Pluta

Forscher des Fraunhofer Instituts für Lasertechnik (ILT) in Aachen präsentieren auf dem International Laser Technology Congress (AKL) ein Rapid-Manufacturing-Verfahren für den industriellen Einsatz. Per selektivem Laserschmelzen (Selective Laser Melting, SLM) sollen sich Bauteile schnell und günstig herstellen lassen, die auch den hohen Ansprüchen der Luftfahrtindustrie genügen.

Aufbau aus Metallstaub

Die Bauteile werden Schicht für Schicht aus Metallstaub aufgebaut, der von einem Laser mit der Lage darunter verschmolzen wird. Als Baumaterial kommen dabei eine Superlegierung auf Nickelbasis sowie Titanlegierungen zum Einsatz. Daraus ließen sich, so die Fraunhofer-Forscher, auch Teile fertigen, die den Belastungen in Flugzeugtriebwerken standhalten, also immensem Druck, Temperaturen bis zu 2.000 Grad Celsius und mehr als 1.000 Umdrehungen pro Sekunde. Bei Materialprüfungen habe sich gezeigt, dass diese Teile konventionell gefertigten Teilen von der Qualität her mindestens gleichwertig seien.

Per SLM ließen sich neue Komponenten fertigen, aber auch beschädigte Triebwerksteile reparieren, erklärt Konrad Wissenbach. Durch SLM seien "Geometrien und Designs möglich, von denen man bisher nicht zu träumen wagte", schwärmt der Fraunhofer-ILT-Mitarbeiter. Noch seien allerdings einige Verbesserungen notwendig: So könnten noch nicht alle Werkstoffe für Turbinen per SLM verarbeitet werden, schränkt Wissenbach ein. Zudem müsse die Produktivität des Verfahrens noch gesteigert werden.

Europäisches Forschungsprojekt

Das Fraunhofer-Projekt war Teil des vierjährigen europäischen Forschungsprojektes "Flexible and near-net-shaped generative manufacturing chains and repair techniques for complex shaped aero engine parts", kurz Fantasia, dessen Koordinator Wissenbach ist. Ziel von Fantasia, das Ende Mai 2010 ausläuft, ist, herauszufinden, inwieweit sich Rapid-Manufacturing-Verfahren für die Luft- und Raumfahrt eignen. Durch den Einsatz solcher Verfahren sollen sich die Durchlaufzeiten für die Instandsetzung um fast die Hälfte verkürzen, außerdem sind die Verfahren weniger materialaufwendig als herkömmliche. So sollen sich die Kosten für die Reparatur von Triebwerken deutlich senken lassen.

Die US-Raumfahrtbehörde Nasa beschäftigt sich ebenfalls mit diesem Thema. Im Herbst 2009 hat sie das Verfahren Electron Beam Freeform Fabrication vorgestellt, bei dem ein Werkstück aus einem Metalldraht aufgebaut wird. Die dafür nötige Hardware ist so klein, dass sie auch an Bord eines Flugzeuges oder Raumschiffes Platz findet.