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Leichter, günstiger und trotzdem sicher
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Luft- und Raumfahrt

Leichter, günstiger und trotzdem sicher

Additive Fertigung kann in der Luft- und Raumfahrt große Potentiale heben, muss aber auch hohe Hürden überwinden

Die Luft- und Raumfahrtfahrtindustrie bietet der Additiven Fertigung so großartige Chancen wie kaum eine andere Industrie, verbindet diese aber mit hohen Hürden bei der Technologieeinführung. In wohl keiner anderen Branche sind additive Technologien und Anwendungen in den vergangenen Jahren so intensiv erforscht und weiterentwickelt worden. Trotzdem ist die Zahl der additiv gefertigten Teile in Flugzeugen und Raketen noch recht überschaubar. Doch in den nächsten Jahren wird sich hier sehr viel tun: Neue Modelle kommen ohne additive Bauteile nicht mehr aus, schließlich helfen sie Bauteile, Rumpfsegmente, Triebwerke und damit das ganze Flugzeug bzw. die Rakete leichter zu machen. Und zahlreiche neu designte und für additive Fertigung optimierte Bauteile und Komponenten sind längst auf den Weg gebracht.

Ein wichtiger Antrieb für die additiven Entwicklungen in der Luftfahrtindustrie sind die hohen Kerosinkosten der Airlines. Um diese zu senken, sind immer leichtere Flugzeuge gefragt. Konstrukteure setzen hier auf bionische Strukturen oder schlankere Designs, die dennoch den geforderten Belastungen standhalten. „Je mehr an einem Flugzeug verbessert wird, desto stärker kommt auch additive Fertigung zum Einsatz“, sagt Jens Telgkamp, der bis Ende Juli 2019 als Manager Airframe Research & Technology bei Airbus Operations tätig war und danach als Professor an die Fakultät Technik und Informatik der Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg wechselte.

Nicht sicherheitsrelevante Kunststoffteile sind bereits recht zahlreich in den Flugzeugen, und vor allem in der Kabine verbaut. Bei den oftmals sicherheitsrelevanten Metallbauteilen dauert die Einführung mehrere Jahre. Zudem ist auch die Produktion deutlich anspruchsvoller: Neben der eigentlichen additiven Fertigung erfordern Nachbearbeitung und Qualitätskontrolle einen hohen Aufwand.

Auch im Space-Sektor ist Additive Fertigung längst angekommen: seit 2017 fliegt das erste additiv gefertigte Bauteil einer Ariane-Rakete. Auch hier können Gewichtseinsparungen die Kosten für Missionen deutlich senken. Zudem ist der Wettbewerbsdruck durch neue Player wie Space X deutlich gestiegen, so dass zum Beispiel die Kosten für Triebwerke deutlich sinken müssen, um auch in Zukunft konkurrenzfähig zu bleiben.

Wer den Additiven Prozess beherrscht, kann in einer sehr attraktiven Branche eine wichtige Rolle spielen. Schließlich ist die Zahl der möglichen Bauteile und Anwendungen immens: von der Sattelitenhalterung in der Raumfahrt, über günstigere oder leichtere Triebwerks- oder Strukturbauteile bis hin zur Reparatur von Triebwerkschaufeln mittels LMD-Technologie. Safran hat zum Beispiel einen Demonstrator des neuen Add+ Triebwerks vorgestellt, das zu 30 Prozent aus additiv gefertigten Teilen zusammengebaut wurde. Und das US-amerikanische Unternehmen Sintavia hat Mitte 2019 seine erste additive Fabrik in Betrieb genommen. Damit will Sintavia der konventionellen Fertigung, und insbesondere dem Feinguss, den Kampf ansagen.

Für Anwender, Konstrukteure und Entscheider der Luftfahrt ist Additive Fertigung unverzichtbar, um künftige Ziele in Bezug auf leichtere Flugzeuge und eine effizientere Fertigung zu erreichen. Dabei kann man davon ausgehen, dass die AM-Branche in Zukunft noch weitere Produktionstechnologien auf den Markt bringt, die die Möglichkeiten für die Luft- und Raumfahrt weiter vergrößern werden.

Wer sich die verschiedenen Technologien, Anlagen und die dazugehörigen Materialien und Prozessschritte möglichst effizient an einem Ort und aus der Nähe anschauen möchte, ist mit einem Besuch der Formnext, der führenden Messe für Additive Fertigung und moderne industrielle Produktion vom 19. – 22.11.2019 in Frankfurt am Main bestens beraten.

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