Additive Fertigung in der Luftfahrt: Wie 3D-Druck das Flugzeugdesign transformiert

Die Luftfahrtindustrie nutzt additive Fertigung (AM) für vielfältige Anwendungen. Von Flugzeug- und Hubschrauberteilen über Triebwerke und Turbinen – 3D-Technologien sparen Zeit und Geld bei der Erstellung stärkerer, effizienterer Komponenten. AM hat die Bauteilleistung verbessert, Gewicht reduziert und Design- sowie Produktionsrestriktionen abgebaut.

Additive vs. konventionelle Fertigung

Additive Fertigung ist mehr als 3D-Druck. Der Prozess umfasst Bearbeitung und Wärmebehandlung des Bauteils. Dazu kommt zerstörungsfreie Prüfung, z. B. CT-Scan. Fertigungsschritte sind im Vergleich zu konventionellen Methoden vereinfacht. Dies erhöht die Komplexität bei der Zertifizierung. Da viele Schritte simultan ablaufen, ist der Prozess schwerer zu kontrollieren.

Es gibt jedoch Präzedenzfälle für alternative Zertifizierungswege. Als kohlefaserverstärkte Verbundteile in der Luftfahrt eingeführt wurden, gab es Herausforderungen bei der Anerkennung von Materialform und -eigenschaften, die simultan entstehen. Dieser Variationsbereich ist nicht so groß wie bei AM, doch die Herausforderungen sind ähnlich genug, um Hoffnung für AM zu geben.

Bei konventioneller Fertigung ist die Leistung einzelner Schritte gut bekannt, da Constraints an jedem Schritt limitierender sind. Ein Designingenieur, der Gießen, Schmieden und Bearbeiten kennt, kann ein Bauteilmodell mit hoher Zuversicht erstellen, dass die Fertigung es reproduzieren kann. Beim Design für AM ist mehr Zusammenarbeit mit dem Hersteller nötig, um ein Design zu schaffen, das sowohl effizient produzierbar als auch qualitätskonform ist.

Zukunft der additiven Fertigung in der Luftfahrt

Additive Fertigung war bisher 주로 auf nicht-kritische Teile wie Luftkanäle und Innenkomponenten beschränkt, wo thermische statt mechanischer Belastungen herrschen. Doch AM wird eine größere Rolle in der Flugzeugproduktion für Tier-1-Hersteller spielen. Kürzlich wurde das erste AM-Titan-Strukturbauteil – ein Türverriegelungsbeschlag – in einem Verkehrsflugzeug verbaut.

Mit technologischem Fortschritt können Hersteller weitere Strukturteile auf AM umstellen und neue Strukturteile durch 3D-Druckprozesse entwickeln. Bei neu mit AM gefertigten Teilen wird die Geometrie so modifiziert, dass Bearbeitung erleichtert wird. Design for Additive Manufacturing ist die noch kommende Chance.

Die besten Fortschritte werden nicht nur Materialreduktion bringen. Sie resultieren auch in Gewichtsminimierung, Reduzierung von Montageschritten und schnellerer Markteinführung durch weniger Fertigungsschritte. Um das volle AM-Potenzial zu realisieren, müssen Hersteller strukturelle Komponenten identifizieren, die gute Kandidaten für den Prozess sind.

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