3D-Druck in Flugzeugen – Polnischer Beitrag zur Entwicklung des Flugwesens

Die Reduzierung des Flugzeug-Gewichts um ein Kilogramm reicht aus, damit der CO2-Ausstoß um 25 t im gesamten Lebenszyklus der Maschine reduziert werden kann. Die Hersteller suchen deshalb nach leichteren und noch beständigeren Materialien. Hierzu kommt der 3D-Druck ins Spiel, davon profitieren heutzutage die Giganten in der Branche – Airbus und Boeing.

Es wird prognostiziert, dass 75% neuer Verkehrs- und Militärfahrzeuge bis 2020 in der 3D-Drucktechnologie gedruckte Teile enthalten. 2014 begann Airbus die Tests von auf solche Art und Weise hergestellten Titan-Bauteilen durchzuführen, seit 2017 gehören Sie zur Ausstattung der Serienflugzeugen. In Kabinen von Airbus A320, die zur Finnair Flugzeugflotte gehören, befinden sich für die Passagiere sichtbare in der 3D-Drucktechnologie hergestellte Teile – Paneele, die Lücken in Gepäckregalreihen oberhalb der Sitze ergänzen.

Boeing führt seit 1997 die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten im Bereich der Herstellung von Flugzeugen in der additiven Herstellungstechnologie durch. Heutzutage verfügt sie über 60000 in der 3D-Drucktechnologie gedruckte Teile. Sie können sowohl bei Verkehrsflugzeugen als auch bei Militärflugzeugen eingesetzt werden.

Airbus A350-900, fot. Airbus

Leichter heißt wirtschaftlicher

Die gedruckten Bauteile sind um ca. 55% leichter als diese, die konventionell hergestellt werden. Zusätzlich kann somit der Materialverbrauch um sogar 90% reduziert werden. Deshalb zieht die additive Herstellungstechnologie seit Jahren die Aufmerksamkeit der Giganten in der Flugzeugindustrie auf sich. Große Konzerne und Kleinunternehmen produzieren in der 3D-Drucktechnologie Bauteile für Flugzeuge und Hubschrauber, die leichter und leistungsstärker als Motoren oder Turbinen sind. Aus Sicherheitsgründen werden sog. kritische Teile nicht gedruckt, die den größten Beanspruchungen ausgesetzt sind. Mit dieser Technologie werden u.a. Stützen zur Befestigung verschiedener Anlagen in Flugzeugen wie auch sichtbare Kabinenbauteile hergestellt. Boeing testet jetzt die Herstellung von hergestellten größeren Strukturen, z.B. Flügel in der 3D-Drucktechnologie.

Die 3D-Drucktechnologie heißt Zeit- und Geldersparnisse. Interessant ist, dass sie bei schon betriebenen Flugzeugen eingesetzt werden kann. Man braucht nicht jahrelang warten, bis eine neue Generation der Maschinen entwickelt wird. Somit kann sehr einfach ein Teil des bestehenden Flugzeugmodells durch eine leichtere 3D-Version ersetzt werden. Zusätzlich können die Ersatzteile virtuell ganz schnell entwickelt, gedruckt und getestet werden – ein zusätzlicher Vorteil.

Markierwerkzeug MB Aerospace

Materialauswahl

Außer Zweifel steht, dass neben dem Gewicht der Teile, das die Flugzeugmasse und somit auch den Kraftstoffverbrauch sowie CO2-Ausstoß beeinflusst, extrem beständige Materialien von großer Bedeutung sind, die großen Beanspruchungen standhalten und für Sicherheit sorgen. Aus diesem Grund wurden innerhalb von ersten Jahren vor allem Kunststoffteile mittels 3D-Drucker hergestellt. Mit der Entwicklung der 3D-Drucktechnologie werden auch die Filamente weiterentwickelt. Heutzutage können in der Produktion z.B. die mit Glasfasern bzw. Kohlefasern verstärkten Materialien verwendet werden und dies bedeutet neue Einsatzbereiche für die im 3D-Druck hergestellten Flugzeugbauteile.

Neue Materialien werden von Airbus verwendet. Zum ersten Mal installierte Airbus die mittels 3D-Drucker in der Serienproduktion des A350 XWB Flugzeuges hergestellten Titanstütze. Die Stütze ist ein Pylon-Teil, der die Flügel mit den Motoren verbindet. Bei einigen Testflugzeugen Airbus A320neo und A350 XWB wurden die gedruckten Metall-Kabinenstützen sowie Entlüftungsrohre eingesetzt.

Die Druckerhersteller beobachten aufmerksam die Industrieerfordernisse, um den Benutzern ihrer Geräte maßgeschneiderte Lösungen bei ständig wachsenden Bedürfnissen anbieten zu können. Der 3D-Druck ist Unterstützung für die Produktionsbranche, mit ihm können Maschinenteile, Ersatzteile oder Fertigprodukte in Kleinserien ohne Materialverluste mit beliebigen Formen hergestellt werden. Und was genauso wichtig ist: sie sind immer beständiger. Die besten Drucker sind mit vielen austauschbaren Köpfen je nach Filament ausgestattet. Bei diesem neuen beständigeren Material muss der gesamte Drucker nicht gewechselt werden, es reicht nur einen zusätzlichen Kopf zu kaufen. Diese Lösung ist schnell und einfach.

Sebastian Pietruszewski, Key Account Manager bei 3DGence

Industrial 3D printer F340

Industriell 3D-Drucker 3DGence INDUSTRY F340

Polnischer Beitrag zur Entwicklung des Flugwesens

Auf dem polnischen Markt gibt es auch einige Beispiele für die 3D-Druck-Einsatzbereiche. Die Firma MB Aerospace Rzeszów spezialisiert sich auf die technologisch fortgeschrittene Wärme- und Oberflächenbehandlung für die Flugzeugindustrie. Sie bringt neue Produkte auf den Markt und produziert Bauteile für Flugzeug-Motoren. Aufgrund der Erfordernisse der Flugzeugindustrie müssen die Komponenten aus Aluminium, Edelstahl oder Superlegierungen auf Nickel- und Titanbasis extrem präzise produziert werden. In einigen Produktionsetappen wurde die 3D-Drucktechnologie implementiert.

Die Firma verwendet die additive Herstellungstechnologie zur Herstellung von Elementen zur Befestigung der Teile an CNC-Maschinen bzw. Prototypen sowie Testen neuer Lösungen. Die Herstellung selbst von Komponenten der Sonderausstattung zur Befestigung der Flugzeugbauteile an CNC-Maschinen ist zeit- und kostenaufwendig. Mit dem 3DGence Drucker produziert ONE MB Aerospace unter anderem Spannhülsen, die bei Drehwerkmaschinen zur Befestigung von Flugzeugbauteile während der Bearbeitung eingesetzt werden. Diese Lösung bringt erhebliche Geldersparnisse mit sich.

Mit dem 3D-Druck entwickelte die Firma MB Aerospace aus Rzeszow auch u.a. Geräte aus PLA-Filament, mit denen die Kennzeichnungsvorgänge realisiert werden. Der in der 3D-Technologie gedruckte Prototyp erlaubt die Herstellung eines Fertigelementes, das ihn vor der Beschädigung schützt und die Schwingungen während der Bearbeitung eliminiert. Der Preis eines ähnlichen Stahlgerätes beträgt ca. 2200 PLN, das ähnliche gedruckte Bauteil kostete dabei ca. 10 PLN.

Industriell 3D-Drucker 3DGence INDUSTRY F340

Die 3D-Revolution in der Flugzeugbranche ist nicht nur auf die Hersteller von Flugzeugen und Flugzeugkomponenten zurückzuführen, sie ist auch den polnischen Unternehmen zu verdanken, welche die 3D-Drucker entwickeln und herstellen. Die Firma MB Aerospace, die mit uns zusammenarbeitet, verwendet auch den 3D-Drucker 3DGence INDUSTRY F340, mit dem sie Elemente aus PEEK-Material drucken können. Es ist ein Filament mit hervorragenden mechanischen und thermischen Eigenschaften, das seit Jahren in der Luftfahrtindustrie eingesetzt wird.

Die neulich veröffentlichten Ergebnisse der von Research and Markets durchgeführten Untersuchung zeigen, dass der 3D-Druck-Markt in der Flugzeugindustrie ab 2021 um 23,01% jährlich zunimmt. Schon heute wird die additive Herstellungstechnologie in dieser Branche erfolgreich verwendet und die Erklärungen der Giganten zeigen, dass es bahnbrechende Anwendungen des 3D-Druckes in diesem Sektor noch mehr gibt.

Möchten Sie mehr erfahren?

Schreiben Sie eine E-Mail an [email protected], unsere Experten werden sich mit Ihnen in Verbindung setzen und alle Ihre Fragen zu 3DGence INDUSTRY F340und seinen Möglichkeiten beantworten.

Das Potenzial dieser Lösung ist sehr groß – Es darf nicht außer Acht gelassen werden und obwohl eine gute Ausrüstung großer Investition bedarf, diejenigen, die diese Technologie bei ihren Unternehmen früher als andere einführen, können viele Nutzen gegenüber der Konkurrenz ziehen.

AktualnościWażne

Showroom mit 3D-Druckern in Schlesien. 3DGence hat die Zusammenarbeit mit der Firma PANOVA begonnen.

PANOVA eröffnete in Gliwice den ersten Showroom mit 3D-Druckern PANOVA, Experte für Bau, Architektur und…
AktualnościWażne

Schnelle Prototypentwicklung – 3D Druck und Mecanum-Räder

In vielen Industriezweigen spielen die mit omnidirektionalen Mecanum-Rädern versehenen Radroboter immer größere Rolle. Mit ihnen…
AktualnościWażne

Electric auto-revolution supported by 3D printing

Im Jahr 2018 wurden weltweit rund 95,6 Millionen Autos produziert. Immer mehr davon sind energieeffiziente…
AktualnościWażne

3D-Druck im Zuge der Revitalisierung von Gebäuden

Die Architekten des PANOVA-Büros revitalisieren Gebäude mit 3D-Druck. Der 3D-Druck in Architektur - und Baubranche…
Aktualności

Der 3D-Druck in der Elektronikindustrie

Der Einsatz von 3D-Druck in der Kleinserienfertigung ist bereits eine gängige Lösung. Hochleitfähige Komponenten, Steckverbinder…