Die Luftfahrtindustrie zählt zweifelsohne zu den wichtigsten Industrien für die 3D-Drucktechnologie. Und umgekehrt. Vom Innenraum bis zu wichtigen Maschinenbauteilen setzen Flugzeughersteller und Zulieferer weltweit bereits auf die vorteilhaften Möglichkeiten der 3D-Drucker. Diese Themenseite erläutert die Möglichkeiten, Vorteile und Chancen des 3D-Drucks für die Luftfahrtindustrie und zeigt in über 100 Beispielen den erfolgreichen Einzug des 3D-Drucks in die Fertigungshallen der Luftfahrtunternehmen.
Der 3D-Druck birgt große Potenziale für die verarbeitende Industrie: Er beseitigt erfolgreich die gängigen Grenzen und Einschränkungen, die durch traditionelle Herstellungsverfahren bedingt sind. Eine der ersten Branchen, in welcher der 3D-Druck zum Einsatz kam, war die Luftfahrtindustrie. Neben der Luftfahrt wird der 3D-Druck heutzutage auch in der Raumfahrt, der Automobilindustrie und im Schiffbau eingesetzt.
Auch wenn die additive Fertigungstechnologie mit Stand heute noch nicht für die Herstellung von Flugzeugrumpf und Flügeln unter wirtschaftlich sinnvollen Kriterien geeignet ist, kann der 3D-Druck von einigen Baukomponenten, wie z. B. Kabinenteilen, Verbindungselementen oder Scharnieren, das Gewicht des Flugzeugs wesentlich reduzieren, wie zahlreiche unten aufgeführte Beispiel zeigen.
Dadurch wird gleichzeitig Treibstoff eingespart. Im Flugzeug sind nämlich zahlreiche Komponenten vorhanden, die durch den Umtausch gegen 3D-gedruckte Bauteile das Flugzeuggewicht um 4 bis 7 % reduzieren können. Wenn man aber an der Weiterentwicklung dran bleibt, könnte die Einsparung darüber hinaus gehen. Dies würde erhebliche Mengen an Kraftstoff und Ressourcen einsparen.
Zudem könnten Flugzeughersteller pro Jahr fast 70 bis 173 Millionen Gigajoule einsparen, was min. 1/3 der bisher benötigten Energie darstellt. Die Technologie soll darüber hinaus bis 2050 den Treibhausgasausstoß voraussichtlich um 92 bis 215 Millionen Tonnen reduzieren sowie Tausende Tonnen Titanium, Nickellegierungen und Aluminium einsparen, die jedes Jahr bearbeitet werden.
Stratasys, einer der bekanntesten Hersteller von professionellen 3D-Druckern, hat vor kurzem bekannt gegeben, dass er in einem Modell der Airbus-Maschinen ca. 1000 3D-gedruckte Teile verbaut hat. Ein weiterer Akteur in der Luftfahrtbranche ist Pratt&Whitney. Dieses Unternehmen kooperiert eng mit der Firma Bombardier zusammen, um 3D-gedruckte Motorenteile zu drucken.Mittlerweile hat auch Boeing ein Patent angemeldet, welches seinen Kunden bei Bedarf erlaubt, mittels 3D-Druck Ersatzteile seiner Maschinen herzustellen.
Auf dieser Themenseite finden Sie aktuelle Informationen zum Einsatz des 3D-Drucks in der Luftfahrt. Erfahren Sie mehr über den Einfluss der 3D-Drucktechnologie auf die zukünftige Produktion und Fertigung in der Luftfahrt und verpassen Sie dank unserem 3D-grenzenlos Magazin keine Nachrichten mehr zum Thema 3D-Druck in der Luftfahrt und vielen anderen Industrien (kostenlosen Newsletter abonnieren).
Das russische Militär hat den ersten Prototypen seiner Tarnkappen-Drohne „Okhotnik“ vorgestellt. Die neueste Konfiguration des Okhotnik verfügt über eine mit 3D-Druck hergestellte „Flachstrahldüse“ für reduzierte Radarsichtbarkeit. Wir fassen das Wichtigste dazu zusammen.
Die im hessischen Heuchelheim ansässige Schunk Group hat sich für die Integration von 3D-Druck in die Produktentwicklungs- und Herstellungsprozesse entschieden. Dafür kommt zukünftig ein X1 25Pro Metall-3D-Drucker von ExOne zum Einsatz. Schunk entschied sich für das Binder Jetting-3D-Druck-System aufgrund der Möglichkeit zur relativ kostengünstigen Massenproduktion sowie der höheren Design- und Materialfreiheit auf sich verändernden Märkten, wie der Automobil- und Luftfahrtindustrie.
Das 3D-Druck-Unternehmen Additive Industries hat im Juni für eine Testphase den Metall-3D-Drucker MetalFAB1 im Unternehmen Safran installiert. Nun hat Safran den industriellen 3D-Drucker offiziell übernommen. Safran wird damit seine Produktionskapazitäten weiter steigen und will gleichzeitig Kosten senken.
Das Fraunhofer IPT hat gemeinsam mit der FH Aachen und dem Unternehmen Präwest eine teils mit dem 3D-Drucker hergestellte, neue MMX-Wasserstoff-Brennkammer für die Luftfahrt entwickelt. Diese soll weniger Stickstoffoxid abgeben und ist mit 3D-Druck auch kostengünstiger in der Produktion. Wir stellen das Projekt einmal vor.
US-Forscher der University of Arizona, bestehend aus Materialwissenschaftlern und Ingenieuren haben zusammen mit der Industrie ein System entwickelt, das Defekte in kritischen 3D-Druck-Bauteilen in Echtzeit verhindern können soll. In dem System kommt auch künstliche Intelligenz (KI) und maschinelles Lernen (ML) zum Einsatz. Die NASA unterstützt das Projekt mit einem sechsstelligen Betrag.
Das spanische Unternehmen ITP Aero hat mit dem 3D-Druck eine der Schlüsselstrukturen des UltraFan-Triebwerksdemonstrators entwickelt und hergestellt. Der UltraFan-Triebwerksdemonstrator ist die Grundlage für eine zukünftige Triebwerksfamilie mit verbesserten Kernfunktionen und einer neuen Getriebearchitektur. Wir fassen das Wichtigste zusammen.
Das 3D-Druck-Unternehmen AIM3D wird auf der formnext 2021 seinen neuesten Multimaterial-3D-Drucker ExAM 510 der Öffentlichkeit vorstellen. Der 3D-Drucker, der mit dem CEM-Verfahren (Composite Extrusion Modeling) arbeitet, ist das Nachfolgemodell des ExAM 255, verspricht eine hohe Wirtschaftlichkeit und bietet die Möglichkeit der Verarbeitung von Hochleistungswerkstoffen. Wir stellen ihn vor.
Das 3D-Druck-Unternehmen Materialise und das Luftfahrtunternehmen Proponent haben eine Vereinbarung unterzeichnet. Diese besagt, dass sie die Vorteile des 3D-Drucks für OEMs aus der Luft- und Raumfahrt zukünftig zusammen nutzbar machen wollen. Gemeinsam wollen sie eine Lieferkette aufbauen, die die On-Demand-Produktion von Bauteilen möglich macht.
Der 3D-Drucker-Hersteller Optomec hat ein 1 Mio. US-Dollar teures LENS-DED-3D-Druck-System an ein Unternehmen aus der Luftfahrtbranche verkauft. Das Unternehmen erklärt, dass 3D-Drucker mit dem Directed Energy Deposition- (DED)-Verfahren sich besonders für MRO-Anwendungen in Flugzeugen eignen. Wir fassen die Vorteile und weitere Fakten dazu zusammen.
Das junge Unternehmen Cabin Management Solutions (CMS) verwendet 3D-Drucker von Markforged, um seine Kabinenelemente für Luxus- und Privatjets herzustellen. Dabei setzt es die Materialien Onyx Fr-A und Carbon Fiber Fr-A ein. Mit Goldmetallgalvanik und Holzfurnier erhalten die einzelnen Elemente ihr luxuriöses Finish.
Das US-amerikanische 3D-Druck-Unternehmen Markforged hat mit Onyx FR-A und Carbon Fiber FR-A zwei neue 3D-Druck-Materialien vorgestellt. Dabei handelt es sich um die luftfahrttauglichen Versionen der Materialien Onyx™ FR und Carbon Fiber FR. Durch ihr hohes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis, ihre außergewöhnliche Oberflächengüte und ihre hohe Konsistenz eignen sie sich speziell für AM-Endanwendungen in Bereichen wie der Luft- und Raumfahrt sowie dem Militär.
Das 3D-Druck-Unternehmen Sintavia hat eine proprietäre 3D-Druck-Technologie für GRCop-42 entwickelt. Eine derartige Kupferlegierung wird von der NASA und Raumfahrtunternehmen verwendet. Sintavia arbeitet außerdem an proprietären Standards für weitere 3D-Drucker-Materialien und feuerfeste Legierungen für die Luft- und Raumfahrt und das Militär.
AMCM, ein vor drei Jahren gegründetes Unternehmen des 3D-Drucker-Herstellers EOS, entstand mit dem Ziel, bislang noch nicht realisierte 3D-druckbare Anwendungen möglich zu machen. Dabei wurden einige Ideen mit adaptierten 3D-Druck-Systemen von EOS umgesetzt. Jetzt stellt AMCM seine bisherigen Erfolge zum 3D-Druck vor, die wir in folgendem Beitrag einmal zusammenfassen.
Das Raumfahrtunternehmen Agile Space Industries übernimmt das auf Metall-3D-Druck spezialisierte Unternehmen Tronix3D und führt es ab sofort als Agile Additive weiter. Mit der Übernahme soll die Entwicklung, das Design und die Lieferung komplexer, leistungsstarker Luft- und Raumfahrtkomponenten von Agile beschleunigt werden.
Das US-amerikanische Unternehmen Boom Supersonic ist für seine Überschallverkehrsflugzeuge bekannt. Das innovative Unternehmen aus Denver setzt dabei auch auf den 3D-Druck und hat in seinem Overture-Flugzeuge mehr als 20 additiv hergestellte Bauteile verbaut. Die United Airlines hat jetzt den Kauf von fünfzehn dieser Overture-Flugzeuge bekanntgegeben.
Das niederländische Unternehmen Materialise hat von Airbus erneut die Zertifizierung für den 3D-Druck von lasergesinterten Bauteilen erhalten. Dabei verwendet es das schwer entflammbare Polyamid PA 2241 FR vom Hersteller EOS. Die Zusammenarbeit von Materialise mit Airbus begann bereits vor mehreren Jahren mit der Einführung eines FDM-3D-Drucker für A350-Airbus-Systeme und weitete sich jährlich aus.
Das 3D-Druck-Unternehmen Continuous Composites erhielt einen Phase-II-SBIR-Auftrag in der von Höhe von 750.000 USD für den 3D-Druck einer neuartigen Flügelholm- und Rippenstruktur für das US-Verteidigungsministerium. Diese soll für unbemannte Flugzeuge (Drohnen) eingesetzt werden. Für die Herstellung verwendet Continuous Composites, das mit dem AFRL zusammenarbeiten wird, sein Continuous Fiber 3D Printing-(CF3D)-Verfahren.
In Österreich entsteht das bisher schnellste Trainingsflugzeug. Dieses wurde auch mit Hilfe von 3D-gedruckten Komponenten hergestellt. So wurde zum Beispiel für das Treibstoffsystem erstmals auf 3D-Druck gesetzt. Für den Entwickler ist die 3D-gedruckte Lösung elegant und platzsparend und langfristig insgesamt deutlich günstiger.
Das britische Luftfahrtunternehmen GKN Aerospace hat für das Ultra-Fan-Triebwerk von Rolls-Royce ein teilweise 3D-gedrucktes Zwischenkompressorgehäuse hergestellt. Das UltraFan-Triebwerk bietet eine 25% höhere Kraftstoffeffizienz und entstand im Rahmen der Clean Sky 2 Rolls-Royce UltraFan ™ -Motor-Demonstrationsprogramm. Nach vollständigen Bodentests in 2022 sollen Flugtests folgen.
Ein Team aus Ingenieuren von GE Additive und GE Aviation hat vier neue Teile für eine Turbine mit dem 3D-Druck hergestellt. Dabei waren Faktoren wie Kosten und Time-to-Market besonders wichtig für die Unternehmen. Die Teile wurden nicht verändern, aber optimiert, wodurch bis zu 35% an Kosten eingespart werden.