Die 3D-Drucktechnologie ist eine fortschrittliche additive Fertigungstechnik und wird in letzter Zeit in großem Umfang in der Flugzeugindustrie eingesetzt. Die führenden Flugzeughersteller Boeing und Airbus setzten die 3D-Drucktechnologie erstmals bei der Herstellung von Luft- und Raumfahrtteilen ein und steigerten so die Produktionseffizienz und Kostenkontrolle sowie die kreative Entwicklung im Luftfahrtfertigungssektor.
Boeings Anwendungen im 3D-Druck
Seit 2002 untersucht Boeing die Massenfertigung funktionaler Komponenten unter Verwendung von sinterbasierten PA12- und PEKK-Materialien mithilfe der SLS-Technologie (Selective Laser Sintering). Das in Zusammenarbeit mit Boeing und EOS entwickelte, kohlenstofffaserverstärkte Hochleistungsmaterial PEKK trägt zur Gewichtsreduzierung bei und verleiht Komponenten eine hohe isotrope Festigkeit. Viele Teile von Boeing-Flugzeugen werden aus diesem Material hergestellt, was die Leistung des Flugzeugs erheblich steigert.
Ein weiteres Beispiel für den Einsatz der 3D-Drucktechnologie bei Boeing ist der Dreamliner. Für die Boeing 787 lieferte Norsk Titanium Komponenten, die mit der Rapid Plasma Deposition (RPD)-Technologie hergestellt wurden. RPD ist ein OEM-zertifiziertes additives Fertigungsverfahren, das Titandraht verwendet, um anspruchsvolle Komponenten für strukturelle und sicherheitskritische Zwecke fit zu machen und Boeing erhebliche Lieferzeiten und Kosten einzusparen. Der Einsatz dieser Technologie erhöht nicht nur die strukturelle Sicherheit und Zuverlässigkeit des 787-Flugzeugs, sondern erhöht auch seine Fertigungseffizienz.
Darüber hinaus beabsichtigt Boeing, mithilfe der 3D-Drucktechnologie mehr Teile für das 787-Flugzeug herzustellen und so pro Flugzeug fast 2 bis 3 Millionen US-Dollar einzusparen. Diese Kennzahl zeigt nicht nur Boeings Willen, die digitale Transformation des Luftfahrtfertigungssektors zu unterstützen, sondern verdeutlicht auch die Vorteile der 3D-Drucktechnologie bei der Kostensenkung.
Airbus-Anwendungen für den 3D-Druck
Airbus hat auch bemerkenswerte Erfolge bei der Anwendung der 3D-Drucktechnologie erzielt. Airbus arbeitet seit 2013 mit Stratasys zusammen, um in großem Umfang Polymermaterialien für den Bau von Komponenten des A350XWB-Flugzeugs zu verwenden und so eine Einzelmontage von über 500 Teilen zu erreichen. Zu den verschiedenen Bordsystemen, die diese Teile umfassen, gehören Kanäle, Kabelklemmen, Gehäuse und andere Konstruktionen.
Die damals größte 3D-gedruckte Flugzeugkomponente, FDM-Technologie und ULTRAM 9085-Material, ersetzte 2018 den Vorhangkopf der Kabinentür des A350XWB. Die Messung beträgt 1140720240 mm. Dieses Projekt zeigt nicht nur die Leistungsfähigkeit der 3D-Drucktechnologie bei der Herstellung großer und anspruchsvoller Komponenten, sondern fördert auch die Forschung von Airbus zum 3D-Druck von Flugzeuginnenkomponenten.
Zu den 3D-Druckmaterialien, die Airbus ebenfalls verwendet, gehören Titanlegierungen, Aluminiumlegierungen, ULTRAM 9085-Harz usw. Mit ausgereiften Anwendungseinstellungen weisen diese Materialien eine konstante Material- und Komponentenleistung auf, haben eine große Menge an Rohdaten erfasst und langfristige Forschungs- und Entwicklungsarbeiten durchgeführt Entwicklungstests. Für den Airbus A380 hat die Liebherr-Gruppe mithilfe der SLM-Technologie integrierte Hydraulikleitungen aus Titanlegierung entwickelt. Massenproduzierte 3D-gedruckte Fahrwerkshalterungen aus Titanlegierung für die A350 XWB. Neben der Maximierung von Gewicht und Leistung des Flugzeugs erhöht der 3D-Druck dieser Teile auch die Fertigungseffizienz.
Darüber hinaus hat sich Airbus mit Materialise zusammengetan, um zu den ersten anerkannten Anbietern zu gehören, die 3D-Druckdienstleistungen anbieten, die auf den Prozessanforderungen von Airbus basieren. Flugzeug-Ersatzteile für Airbus werden von Materialise mithilfe einer 3D-Drucktechnologie hergestellt, die auf der SLS-Technik (Laser-Sintern) basiert. Für den Airbus A350 hat Materialise derzeit etwa 100 verschiedene Flugersatzteile gedruckt und so jährlich 26.000 Komponenten für das gesamte A350-Ökosystem hergestellt. Neben der Verbesserung der Effizienz bei der Herstellung von Flugzeugersatzteilen von Airbus trägt diese Zusammenarbeit dazu bei, dass die 3D-Drucktechnologie in der Luftfahrtbranche weit verbreitet eingesetzt wird.
Vorteile und Schwierigkeiten der 3D-Drucktechnologie
Boeing und Airbus haben mehrere Vorteile der 3D-Drucktechnologie bei der Herstellung von Luftfahrtkomponenten gezeigt. Erstens können mit der 3D-Drucktechnologie komplizierte geometrische Komponenten hergestellt werden, was mit herkömmlichen Produktionstechniken eine Herausforderung darstellt. Zweitens kann die 3D-Drucktechnologie den Kraftstoffverbrauch und die Sicherheit von Flugzeugen sowie das Gewicht und die Leistung der Teile maximieren. Darüber hinaus tragen 3D-Drucktechnologien dazu bei, Herstellungszyklen zu verkürzen, Produktionskosten zu senken und die Produktionseffizienz zu steigern.
Dennoch gibt es gewisse Schwierigkeiten bei der Anwendung der 3D-Drucktechnologie in der Luft- und Raumfahrtindustrie. Beispielsweise erfordert der komplizierte und zeitaufwändige Prozess der Lufttüchtigkeitszertifizierung für 3D-Druckerzeugnisse die Einhaltung hoher Kriterien und Gesetze. Darüber hinaus sind die Materialauswahl und die Prozessoptimierung der 3D-Drucktechnologie kritische Probleme, die gelöst werden müssen.
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