Studie: 3D-Druck könnte Gewicht von Flugzeugen um bis zu 7% verringern

Wissenschaftler der McCormick Northwestern University haben vor Kurzem im Journal of Cleaner Production eine Fallstudie veröffentlicht, welche besagt, dass das Gewicht von Flugzeugen durch die Verwendung von 3D-gedruckten Metall-Bauteilen um bis zu 7% reduziert werden könnte. Dadurch verringert sich nicht nur der Kerosinverbrauch, sondern auch der Materialaufwand zur Herstellung der Teile.

Die Studie, gefördert vom US Department of Energy Advanced Manufacturing Office, basiert auf Daten der Flugzeugindustrie. Durch die 3D-Druck Technologie, die in der Branche bereits längst Einzug gehalten hat, können leichtere Teile mit wenig bis gar keinem Materialverschnitt hergestellt werden. Weiters ermöglicht die additive Fertigung eine bislang unbekannt Freiheit in der Formgebung, die wiederum zur Materialeinsparung führt.

Eric Masanet, Leiter des Forschungsteams, glaubt allerdings nicht, dass wesentliche Teile des Flugzeugs wie Tragflächen oder komplette Triebwerke in naher Zukunft aus dem 3D-Drucker stammen werden. Vielmehr sieht er Potential bei weniger kritischen Komponenten wie Verbindungsteilen, sogenannten Brackets, Scharnieren, Gurtschnallen und weiteren Ausstattungselementen. Masanet folgert daraus, dass sich das Gewicht eines Flugzeugs um 4 bis 7% reduzieren könnte:

“There are enough parts that, when replaced, could reduce the weight of the aircraft by 4 to 7 percent. And it could be even more as we move forward. This will save a lot of resources and a lot of fuel.”

Laut der Studie reduziert sich das Gewicht eines Brackets von 1,09 kg auf 0,38 kg, was sich natürlich summiert.

Airbus verwendet solche 3D-gedruckten Brackets bereits an Bord seines A350XWB. Das Titanbauteil wurde mittels Laserschmelzen auf Geräten des Herstellers Concept Laser gedruckt und ist um 30% leichter als das bisher verwendete.

Das Forscherteam schätzt, dass der Treibstoffverbrauch der Maschinen durch die Gewichtsreduzierung um bis zu 6,4 % sinken könnte, was sich nicht nur positiv auf die Kosten sondern natürlich auch auf die Umwelt auswirkt. Weiters wurde ermittelt, dass durch die Herstellung der Teile mittels 3D-Druck ein Drittel bis um die Hälfte weniger Energie verbraucht als konventionelle Methoden.

Realistisch sieht Masanet aber auch die derzeitigen Mankos der 3D-Druck Technologie. Es müsste noch weiter an deren Verbesserung gearbeitet und geforscht werden, um bisherige Einschränkungen und Probleme wie Restspannungen, Oberflächenqualität, Verarbeitungsmenge und Wiederholungsgenauigkeit zu lösen.

“If we can accelerate the necessary process improvements, then we can start reaping these savings sooner. Maybe then we can start seeing savings 10 years earlier than if we just let the technology progress at its regular rate.”