Grundlagen der additiven Fertigung für die Luft- und Raumfahrt

Die Luft- und Raumfahrtindustrie nutzt die additive Fertigung (AM) für viele Anwendungen. Von Flugzeug- und Hubschrauberteilen bis hin zu Triebwerken und Turbinen sparen 3D-Technologien Zeit und Geld, um stärkere und effizientere Komponenten herzustellen. AM hat die Leistung der Teile verbessert, das Gewicht reduziert und dazu beigetragen, Konstruktions- und Produktionsbeschränkungen zu beseitigen.

Additive Fertigung vs. konventionelle Fertigung

Additive Fertigung ist nicht nur 3D-Druck. Der Prozess umfasst die Bearbeitung und Wärmebehandlung des Bauteils. Es gibt auch eine Art der zerstörungsfreien Prüfung, wie z. B. einen CT-Scan. Herstellungsschritte werden im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren vereinfacht. Dies erhöht die Komplexität der Zertifizierung. Da so viele Schritte gleichzeitig ablaufen, kann der Prozess schwieriger zu kontrollieren sein.

Es gab jedoch einen Präzedenzfall für die Suche nach verschiedenen Wegen zur Zertifizierung von Teilen. Als der Einsatz von Kohlefaserverbundbauteilen in der Luft- und Raumfahrt begann, bestand die Herausforderung darin, die gleichzeitig entstehenden Materialformen und -eigenschaften zu erkennen. Diese Variationsbreite ist nicht so groß wie das, was AM hervorbringt, aber die Herausforderungen sind ähnlich genug, um Hoffnung für AM zu geben.

Bei der herkömmlichen Herstellung ist die Leistung verschiedener Schritte bekannt, da die Beschränkungen bei jedem Schritt stärker limitiert sind. Ein Konstrukteur, der sich mit Gießen, Schmieden und Bearbeiten auskennt, kann ein Teilemodell mit großer Sicherheit erstellen, dass die Anlage es reproduzieren kann. Design erfordert jedoch mehr Zusammenarbeit mit dem Hersteller, um ein Design zu erstellen, das sowohl effizient zu produzieren ist als auch die erforderlichen Qualitätsstandards erfüllt.

Die Zukunft der additiven Fertigung in der Luft- und Raumfahrt

Die additive Fertigung war hauptsächlich auf unkritische Teile wie Luftkanäle und Innenkomponenten beschränkt, bei denen die Belastungen eher thermisch als mechanisch sind. Sie können jedoch davon ausgehen, dass AM eine bedeutendere Rolle in der Flugzeugproduktion für Tier-1-Hersteller spielen wird. Vor kurzem wurde das erste AM-Strukturbauteil aus Titan, ein Türverschlussbeschlag, in Verkehrsflugzeugen installiert.

Mit fortschreitender Technologie werden Hersteller in der Lage sein, andere Strukturteile auf AM umzustellen sowie neue Strukturteile durch den Einsatz von 3D-Druckverfahren zu entwickeln. Bei den neuen Teilen, die von Anfang an mit AM hergestellt wurden, wird die Teilegeometrie geändert, um die Bearbeitung zu erleichtern. Design für die additive Fertigung ist die Gelegenheit, noch zu kommen.

Die besten Fortschritte werden nicht nur mit Materialreduzierung einhergehen. Sie führen auch zu einer Minimierung des Teilegewichts, einer Reduzierung der erforderlichen Montageschritte und einer schnelleren Markteinführung dank weniger Fertigungsschritten. Um jedoch das volle Potenzial von AM auszuschöpfen, müssen Hersteller Strukturkomponenten identifizieren, die gute Kandidaten für den Prozess sein könnten.

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