IN(3D)USTRY: Neuheiten aus dem Bereich Luft- und Raumfahrt

Auf der IN(3D)USTRY in Barcelona gab es am ersten Tag mehrere Vorträge zum Thema Luft- und Raumfahrt. Mit dabei waren auch die ESA und Airbus, wir berichten, was die Vortragenden zu diesem spannenden Thema zu berichten hatten.

Der erste Vortrag wurde von Thales Alenia Space (kurz TAS) gehalten. Der Vortragenden hatte berichtet, dass sein Unternehmen hauptsächlich auf LBM und SLS 3D-Druck zurückgreift. Dabei kommt die Aluminiumlegierung AlSi7Mg und die Titanlegierung Ti6-4ELI in Pulverform zum Einsatz. Als Anwendungsbeispiel wurde eine 3D-gedruckte Antenne aufgeführt: zuerst wurde ein herkömmliches CAD-Modell aus einem Stück mit dem 3D-Drucker produziert. Dadurch konnten bereits ca 20% Gewicht gespart werden. Im nächsten Schritt wurde eine topologische Optimierung durchgeführt und so konnten 50% Gewicht gespart werden, ohne wesentliche Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften.

Der zweite Vortrag wurde von Aernnova gehalten, dem Nummer 1 Luftfahrthersteller aus Spanien (und Nummer 10 weltweit). Es wurde erwähnt, dass mit additiven Herstellungsverfahren ganz neue Designmöglichkeiten geschaffen wurden. Eine Gewichtsreduktion von 30-40% soll so für viele Bauteile möglich sein, zudem bieten additive Verfahren oft die Möglichkeit einfachen Bauteilen zusätzliche Funktionen zu geben. Ein weiterer Vorteil liegt in der so genannten “Buy to Fly Ratio” – diese ist im Bereich Raumfahrt bei beinahe 1. Daher eignet sich 3D-Druck gerade für diese Branche so sehr, es kann zudem energieeffizient produziert werden und es fallen weniger Abfälle als bei anderen Verfahren an. Aktuell sind zudem mehrere Formen der Bauteiloptimierung möglich oder in Planung: Polyoptimization, Bionomic Inspiration und Cell Based Structures.

Zudem hat Aernnova die Änderung der Materialeigenschaften bei 3D-Druck untersucht. Bei Kunststoffen wird für das SLS Verfahren hauptsächlich auf PA12 Pulver zurückgegriffen, genau dieses Pulver bringt beim SLS Verfahren aber große Nachteile mit sich. Anders als das Ausgangsmaterial werden die gedruckten Objekte sehr brüchig und weißen dann schlechtere mechanische Eigenschaften auf. Durch Forschung wurde herausgefunden, das die Beisetzung von Glaskügelchen oder Carbonfasern diese Probleme verhindern könnten.

Im dritten Vortrag wurde von ITP der Vorgang von CAD bis zur Zertifizierung näher beleuchtet. Aktuell wird zuerst ein Design validiert, anschließend werden die Maschinen vorbereitet und richtig eingestellt – dabei kann schon 3D-Druck zum Einsatz kommen. Zum Beispiel sind 3D-gedruckte Halterungen für Werkstücke möglich. Ein weiteres Einsatzgebiet hat ITP schon vor zig Jahren für sich entdeckt: Mittels Schweißgeräten werden Fehler in Maschinenbauteilen ausgebessert. So kann eine hohe Qualität garantiert werden oder aber alte Bauteile erneuert werden. Diese Verfahren nennt sich auch LMP und funktioniert mit TIG Schweißen mit Draht. Die Technik wird unter anderem für das Trent 500 Triebwerk und das Trent 900 Triebwerk eingesetzt, diese werden in den aktuellen Modellen des Airbus A340 und A380 verbaut. In der Zukunft sieht ITP Lattice Structures (also Gitterstrukturen), bis diese allerdings in Flugzeugen in Serie verbaut werden könnten 10-15 Jahre vergehen-.

Der vierte Vortrag wurde von der ESA gehalten. Es wurde dabei vorgestellt, in welchen Bereichen die ESA aktuell additive Fertigung einsetzt. Unter anderem war die ESA das erste Unternehmen, das eine 3D-gedruckte Treibstoffeinspritzung für Raketen tatsächlich getestet hat. Für die Zukunft erwartet Dr. Advenit Makaya von der ESA, dass 3D-Druck im Weltraum eine große Chance und gleichzeitig Herausforderung darstellt. Das liegt daran, dass der Transport jedes Kilogramms an Ballast sehr teuer ist, Objekte mit sehr großem Volumen haben das gleiche Problem. Wenn man Objekte im Weltall oder auf anderen Planeten oder Monden 3D-drucken könnte, würde man dieses Problem übergehen. Laut aktuellen Prognosen der ESA, könnte bis 2030 eine erste 3D-gedruckte Mondsiedlung entstehen. 

Als kleinen Tipp gab die ESA noch mit: Wer 3D-Drucker mit Metallpulver verwendet sollte diese bei jedem Materialwechsel gründlichst reinigen oder gar je Drucker nur ein Material verarbeiten. Bei Tests konnte nämlich nachgewiesen werden, dass die Kontamination durch vorher verwendetes Metallpulver die mechanischen Eigenschaften des Objektes ändert.

Den fünften und letzten Vortrag aus dem Bereich Luft- und Raumfahrt durfte Airbus halten. Dabei wurde erläutert wo Airbus additive Fertigung einsetzt, seit wann die verschiedenen Technologien verwendet werden und wie additive Herstellung in Zukunft aussehen könnte. Im Allgemeinen kann man dabei zwischen zwei verschiedenen Arten unterscheiden, so der Sprecher von Airbus. Hohe Stückzahl mit niedriger Qualität oder niedrige Stückzahl mit hoher Qualität, die Kombination hohe Stückzahl und hohe Qualität kann aktuell mit additiven Herstellungsverfahren nicht erzeugt werden.

Zum Abschluss gab es noch die Möglichkeit eine Diskussion mit allen Vortragenden zu führen oder fragen zu stellen. Gerade für interessierte Geschäftsleute eine ausgezeichnete Möglichkeit.