Ein im Additive Manufacturing (AM) Center von Lufthansa Technik entwickeltes Metallbauteil für das Anti-Icing-System des IAE-V2500-Triebwerks hat jetzt seine offizielle Luftfahrtzulassung durch die EASA erhalten. Auf dieser Basis wird Premium Aerotec den sogenannten „A-Link“ zukünftig am Standort Varel im 3D-Drucker für Lufthansa Technik fertigen.
Insgesamt neun dieser A-Links fixieren eine ringförmige Heißluftleitung im Lufteinlauf des Triebwerks, um es vor Eisanlagerungen während des Flugbetriebes zu schützen. Durch die auftretenden Vibrationen verschleißen diese A-Links jedoch an ihren Aufhängungsbohrungen, so dass sie häufig nach einigen Jahren ausgetauscht werden. Die Bauteile bestehen aus Titan, da sie Temperaturen bis zu 300 °C ausgesetzt sein können.
Die additive Fertigung kann nun einen Schmiedeprozess ablösen, der bisher allein die höchste Anforderungen an die Materialeigenschaften erfüllt hat. In der entwickelten Fertigungslösung wird das Bauteil im Laser Power Bed Fusion (LPBF) Verfahren Schicht für Schicht aufgebaut. Das bietet gegenüber dem Schmieden den Vorteil, dass keine Vorrichtungen oder Formen für die Herstellung benötigt werden. Zudem kann wertvolles Material eingespart werden, da ein nachträglicher Materialabtrag beim 3D-Druck nur in sehr geringem Maße an einigen Funktionsflächen notwendig ist.
Die Eigenschaften der so gefertigten Bauteile sind sehr stark vom additiven Herstellungs-Prozess abhänging, dessen Qualifikation daher in einem aufwendigen Verfahren nachgewiesen werden muss. Dazu wurden bei Premium Aerotec viele solcher „Druckjobs“ mit Testkörpern durchgeführt, bei gleichbleibenden Einstellungen aller prozessrelevanten Parameter. So konnte schließlich ein konstanter und sicherer Prozess nachgewiesen werden, mit dem sich die Anforderungen hinsichtlich der Materialeigenschaften ebenfalls erreichen lassen. Bei der Zugfestigkeit übertrifft der additiv gefertige A-Link das Originalteil sogar.
„Bauteile für die Flugzeugkabine, die allermeisten davon aus Kunststoff, stellen wir bereits seit Jahren im 3D-Druckverfahren her. Nun konnten wir zeigen, dass auch strukturrelevante Metallteile für den Einsatz außerhalb der Kabine additiv gefertigt und für den Flugbetrieb zugelassen werden können. So konnten wir nicht nur eine Kosteneinsparung für das betreffende Bauteil erreichen, sondern darüber hinaus auch alle nötigen Prozesse für die Anwendung dieses wegweisenden Verfahrens bei strukturrelevanten Metallteilen definieren und qualifizieren.“
Sören Stark, Chief Operating Officer von Lufthansa Technik.
Die erstmalige Luftfahrt-Zertifizierung eines lasttragenden Ersatzteils aus Metall stellt für beide Partner aktuell jedoch nur einen ersten Schritt dar. Zukünftig sollen die Vorteile der additiven Fertigung für die gezielte Optimierung der Geometrie genutzt werden, so dass sie bei gleichbleibender Festigkeit und Funktion dann deutlich leichter und materialsparender produziert werden können.
Bild oben: Mit der ersten Luftfahrtzulassung eines lasttragenden additiv gefertigten Metallbauteils könnte der Weg für weitere Leichtbaupotenziale geebnet sein. (Quelle: Premium Aerotec)
Quelle und weitere Infos: Pressemitteilung, Springer Professional, Industry of things, 3D Grenzenlos
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