Optomec erhält Luftwaffenauftrag über 1,5 Mio. Dollar für die additive Reparatur von übergroßen Titankomponenten

Die US-Luftwaffe hat Optomec einen Auftrag in Höhe von 1,5 Mio. USD für die Entwicklung eines Systems und Prozesses zur additiven Fertigung von Metallen erteilt, der die Reparatur von übergroßen Titankomponenten für Flugzeugtriebwerke ermöglicht.

Das ursprüngliche Ziel, die so genannten Integral Bladed Rotors (IBRs, auch “Blisks” genannt), sind komplexe, einteilige Kompressorrotoren aus einer leichten Titanlegierung, die bei normalem Gebrauch routinemäßig verschlissen oder beschädigt werden und deren Ersatz durch ein neu gefertigtes Teil mehr als 500.000 US-Dollar kosten kann.

Die Einführung eines Additiv-Reparaturverfahrens für diese Teile wird voraussichtlich zu Kosteneinsparungen von mehr als 80 % führen, wodurch die Luftwaffe jährlich zweistellige Millionenbeträge an Wartungskosten einsparen und die Lieferkette für diese kritischen Komponenten, die in Flugzeugen wie dem F22 Raptor und dem F35 Lightning II verwendet werden, verkürzen könnte. Die Lösung von Optomec wird auch dem breiteren zivilen Luftfahrtmarkt zugute kommen, da die Triebwerkshersteller weiterhin größere, komplexe Titankomponenten in ihre neuesten, treibstoffsparenden Konstruktionen integrieren.

Der Auftrag umfasst die Inbetriebnahme eines großformatigen 5-Achsen-LENS/DED-Metalldruckers mit einem Arbeitsbereich von 1500 x 1500 x 1000 mm, der IBR/Blisks mit einem Durchmesser von bis zu 46″ bearbeiten kann. Das System wird mit einem firmeneigenen Gasreinigungssystem ausgestattet sein, das eine sauerstoff- und feuchtigkeitsfreie Umgebung (<10ppm) aufrechterhält, was notwendig ist, um hervorragende metallurgische und mechanische Eigenschaften bei der Abscheidung von Titan zu gewährleisten, insbesondere bei flugkritischen Bauteilen. Darüber hinaus wird im Rahmen des Projekts die Wirksamkeit verschiedener Prozessüberwachungsverfahren untersucht, mit denen Schlüsselvariablen als Validierungs- und Qualitätssicherungsmaßnahme verfolgt werden.

Vor allem wird das Projekt die oben genannten Fähigkeiten nutzen, um praktikable Reparaturen für große Blisks zu entwickeln und zu demonstrieren, einschließlich der Wiederherstellung sowohl von repräsentativem Verschleiß als auch von Fremdkörperschäden in kritischen Bereichen der einzelnen Schaufeln. In einem letzten Schritt wird Optomec verschiedene Abschnitte einer großen Blisk reparieren, um sie in einem Spin-Pit-Test als ersten Schritt auf dem Weg zur Qualifikation zu bewerten.

Die Additive Manufacturing (AM)-Reparaturverfahren von Optomec werden derzeit weltweit in der Großserienproduktion für andere Turbinentriebwerksteile eingesetzt. In den letzten 20 Jahren wurden mehr als 10 Millionen Komponenten repariert. Im Rahmen dieses Projekts wird die Lösung von Optomec für den Einsatz bei größeren Teilen mit Durchmessern von mehr als 1 m skaliert. Darüber hinaus wird Optomec seine sauerstofffreie Verarbeitungslösung für Titanlegierungen integrieren – eine Schlüsselfunktion für die fehlerfreie, hochfeste Titanverarbeitung.

“Da die OEMs ihre Triebwerkskonstruktionen für zivile und militärische Flugzeuge immer leichter und einfacher gestalten, sieht sich die Branche mit größeren, komplexeren Titanteilen konfrontiert, die in der Instandhaltung gewartet werden müssen”, erklärt Jamie Hanson, VP of Business Development bei Optomec. “Es steht außer Frage, dass dieses Projekt mit der Luftwaffe in den nächsten zehn Jahren dem breiteren Luft- und Raumfahrtmarkt erheblich zugute kommen wird.”

Die LENS-Maschinen für die additive Fertigung von Metallen von Optomec verwenden ein Verfahren namens Directed Energy Deposition (DED) zur Herstellung von 3D-Metallteilen, bei dem Metallpulver in einen präzise kontrollierten Pool aus geschmolzenem Metall eingebracht wird. Faseroptische Laser liefern die thermische Energie, während fortschrittliche Bewegungssteuerungssysteme das Abscheidungssystem und das Teil manipulieren, um die erforderlichen Geometrien zu erzeugen. Optomec ist mit mehr als 250 im Einsatz befindlichen Maschinen führend auf dem DED-Markt, darunter etwa 100 Industriedrucker, die für die Produktionsreparatur von Turbomaschinen in der Luftfahrt und im Energiesektor eingesetzt werden.

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