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A320neo: Triebwerksbauteile wirtschaftlich fertigen Additiv gefertigte Augen

| Redakteur: Luca Meister

Um den Treibstoffverbrauch des Airbus A320neo um 15 Prozent zu senken, müssen vor allem die Antriebe effizienter werden. Der MTU Aero Engines kommt als Zulieferer des Triebwerksherstellers Pratt & Whitney dabei eine Schlüsselrolle zu. Damit die Münchner technologisch weiterhin an der Spitze stehen, forcieren sie die verstärkte Nutzung moderner Produktionsverfahren. Die additive Fertigung spielt hier eine wichtige Rolle, wie die Herstellung von Boroskopaugen, Zugangsöffnungen für die Triebwerksinspektion, zeigt. Die MTU vertraut dabei auf Technologie von EOS.

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A320neo: Das neue Kurz- und Mittelstreckenflugzeug von Airbus.
A320neo: Das neue Kurz- und Mittelstreckenflugzeug von Airbus.
(Bild: Airbus)

mei. Die Luft- und Raumfahrtbranche ist eine der innovationsstärksten auf der ganzen Welt – allein für das Muster A380 hatte Airbus über 380 Patente beantragt. Eine wichtige Rolle spielen in dieser Industrie neue und serientaugliche Werkstoffe und Technologien, unter anderem aus Kosten-, Gewichts- und Funktionsgründen. Hersteller und Zulieferer prüfen daher verstärkt das Leistungsvermögen additiver Fertigungsverfahren, bei denen ein Laser aus einem Pulver Schicht für Schicht Werkstücke aushärtet. Die Methode wurde ursprünglich im Prototypenbau eingesetzt, da sich damit sehr schnell Einzelteile produzieren liessen. Wegen seiner zahlreichen Vorteile hat es sich inzwischen auch erfolgreich in der Serienproduktion etabliert.

Designfreiheit, Rohstoffvielfalt

Die Liste der Vorteile dieses Verfahrens reicht von der Designfreiheit bis hin zur Vielfalt der verfügbaren Rohstoffe, seien es nun sehr leichte, aber feuerfeste bzw. schwer entflammbare Kunststoffe oder Metalle. Hinzukommen generell Kostendruck und Sicherheit als starke Triebfedern, sobald sich ein Fluggerät in die Luft erhebt. Demnach gilt es, den richtigen Mittelweg bei der Einführung neuer Technologien zu beschreiten. Die MTU Aero Engines hat darum eine strategische Herangehensweise gewählt, um den Einsatz der additiven Fertigung in mehreren Schritten auszubauen.

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Derzeit verwendet das Unternehmen bereits sieben EOS-Maschinen. «Begonnen haben wir vor etwa zehn Jahren mit der Herstellung von Werkzeugen sowie einfachen Entwicklungsbauteilen», sagt Dr. Karl-Heinz Dusel, Leiter Rapid Technologies bei der MTU in München. «Um die Auslastung auf den Systemen zu optimieren und unseren Stufenplan umzusetzen, haben wir nach weiteren Anwendungsfeldern gesucht.» Der Mix aus Kosten- und Sicherheitsdenken einerseits sowie strategischem Innovationsstreben andererseits – und das jeweils für die Serienfertigung – bildeten den Kern der Herausforderung.

Boroskopaugen der Turbine

Für die neueste Triebwerksgeneration – den so genannten Getriebefan (GTF) – kommen bereits Boroskopaugen zum Einsatz, die mit den EOS-Maschinen hergestellt werden: «Mit Beginn der zweiten Phase haben wir angefangen, Rohteile zu produzieren, die bestehende Teile ersetzt haben. In diese Etappe fallen auch die Boroskopaugen der Niederdruckturbine des A320neo-GTFs», ergänzt Dr. Dusel. Mit den kleinen Anbauteilen lassen sich die im Triebwerk liegenden Turbinenschaufeln mit Hilfe von Endoskopen auf ihren Zustand und mögliche Abnutzungen hin überprüfen. Die Teile werden auf das Gehäuse genietet und erlauben es, das in der Luftfahrt Boroskop genannte Endoskop einzuführen.

Die verwendete Nickelbasislegierung zeichnet sich durch ihre Hitzebeständigkeit und Langlebigkeit aus: Zudem konnten bei der Verarbeitung hinsichtlich Werkstoffqualität die besten Ergebnisse erzielt werden. Nicht zuletzt, weil die Nickellegierung, als schwer zu zerspanender Werkstoff, prädestiniert ist, mittels Additiver Fertigung verarbeitet zu werden. Da die MTU auch als Rohmaterialhersteller agiert, hat das Unternehmen mit Einführung der EOS-Technologie eine neue Prozesskette entwickelt, zugelassen und in das Fertigungssystem integriert.

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