Da die Luftfahrtindustrie weiterhin mit steigenden Kosten und langfristigen Bedenken hinsichtlich der ökologischen Nachhaltigkeit zu kämpfen hat, gibt es möglicherweise eine Lösung, mit der beide Probleme angegangen werden können. Flugzeugteile können derzeit 3D-gedruckt werden, was nicht nur zur Reduzierung von Emissionen beiträgt, sondern auch eine kostengünstigere Fertigungsoption bietet. Tatsächlich behauptet Boeing, dass durch die Verwendung von 3D-gezeichneten Teilen 3 Millionen US-Dollar pro Flugzeug eingespart werden können.
Es ist eine gute Idee, für alle Fälle einen Backup-Plan zu haben. In Zukunft könnten sogar wichtige Triebwerkskomponenten und andere wesentliche Teile von Flugzeugen auf diese Weise konstruiert werden. Aber wie wird sich der 3D-Druck auf Hardware und Systeme auswirken, die für die Aufrechterhaltung der Sicherheit unerlässlich sind? Wie würde sich die Übernahme der Denkweise des 3D-Drucks am Fließband auf den gesamten Luftfahrtsektor auswirken?
Vorteile des 3D-Drucks von Flugzeugkomponenten
Die Vorteile des Einsatzes von 3D-Druckkomponenten in Flugzeugen gehen über finanzielle Einsparungen hinaus. Darüber hinaus wird die Herstellung schneller und präziser und der CO2-Fußabdruck geringer.
Beginnen Sie mit dem Prototypen. Die Zeitersparnis bei der Erstellung neuer Prototypen oder Modelle mit 3D-Druckkomponenten kann Tausende von Stunden betragen, im Gegensatz zu Tagen oder Wochen. Im Vergleich zum 3D-Druck zur herkömmlichen Produktion ist es auch einfacher, Anpassungen vorzunehmen, da Sie schnell kostengünstige Prototypen mit weniger teuren Materialien herstellen und bewerten können. Mit anderen Worten, durch die Verwendung von Materialien, die leichter und kostengünstiger als das Endergebnis sind, können Sie simulieren, wie ein Flugzeugteil aussehen würde, und es für aerodynamische Tests und Analysen verwenden und Anpassungen vornehmen, bevor Sie in vollwertige Metallteile investieren.
Außerdem macht der 3D-Druck die Fertigung zweckmäßiger und genauer, insbesondere wenn es um Vorrichtungen geht, die im Fertigungsprozess verwendet werden. Teile, die durch herkömmliche Fertigung hergestellt werden, müssen während der Bearbeitung mit Vorrichtungen wie Metallstiften an Ort und Stelle gehalten werden, um Abweichungen und Fehler von einem Artikel zum nächsten zu begrenzen. Herkömmliche Hersteller stehen jedoch weiterhin vor Schwierigkeiten aufgrund der Zeit oder der Kosten, die für die Herstellung von Tausenden von Vorrichtungen erforderlich sind. Im Gegensatz dazu ermöglicht der 3D-Druck Unternehmen, Waren für 40 Prozent weniger Geld und Arbeit herzustellen, als sie es sonst tun würden.
Schließlich ermöglichen all die Zeit und Mühen, die beim Prototyping und in der Produktion eingespart werden, die Produktion von mehr Teilen mit weniger Energie und Abfall. Die Priorisierung einer nachhaltigeren Fertigung sollte selbstverständlich sein, da sie für mehr als ein Fünftel der gesamten Kohlenstoffemissionen der Welt verantwortlich ist. Eine große Reduzierung des CO2-Fußabdrucks wird durch den 3D-Druck erreicht, der den Materialverbrauch um bis zu 90 Prozent reduzieren kann.
Ist 3D-Druck im Luftraum sicher?
Aufgrund seiner Funktionsweise gibt es jedoch erhebliche Sicherheitsprobleme beim 3D-Druck. Anstatt Teile aus schweren Materialblöcken zu schnitzen, hängt der 3D-Druck davon ab, leichte Materialien zu schichten, um Teile zu erstellen. Ein schwächeres, poröses oder sprödes Endprodukt ist häufig ein Nebeneffekt des Delaminierungsprozesses. Die FAA brauchte einige Zeit, um zu bestätigen, dass 3D-Druckteile aufgrund der strengen Hardware-Zertifizierungskriterien mit größerer Wahrscheinlichkeit ausfallen oder beschädigt werden als herkömmlich hergestellte Teile. Jetzt, da Titan jetzt 3D-gedruckt werden kann, haben neue Technologien die Substanz und das fertige Produkt stärker als zuvor gemacht, und die Zertifizierung kann noch schneller gehen.
Schließlich sind die Sicherheitsverfahren und -richtlinien, die für 3D-gedruckte Flugzeuge und die Teile, aus denen sie bestehen, gelten, gründlich genug, um zu gewährleisten, dass alle 3D-gedruckten Teile, die in einem Flugzeug landen, die Sicherheit nicht beeinträchtigen. Um sicherzustellen, dass der 3D-Druck nur für nicht sicherheitskritische Teile geeignet ist oder dass ausreichende Inspektionen und Tests erforderlich sind, um die Sicherheit von Menschen und Flugzeugen zu gewährleisten, erfordern DO-254 und vergleichbare Standards für Luft- und Raumfahrthardware derzeit eingehende Tests und Qualitätskontrolle.
Trends im 3D-Druck in der Luftfahrt
Ein winziger Teil der Entwicklung der Avionik ist der 3D-Druck. Die Art und Weise, wie Flugzeughersteller über Compliance und Zertifizierung denken, kann sich jedoch durch das Paradigma des 3D-Drucks ändern.
Einige der Lieferkettenprobleme, mit denen die Flugzeugindustrie heute konfrontiert ist, könnten durch verbesserten 3D-Druck gelöst werden. Infolgedessen könnte es die urbane Luftmobilität (UAM) unterstützen. Die Idee hinter UAM ist, dass wir uns eines Tages dafür entscheiden können, Lufttaxis anstelle oder zusätzlich zu herkömmlichen Autos zu nutzen. Aber wir brauchen viele kleinere Flugzeuge, damit UAM funktionieren. Dieser Vorgang kann durch 3D-Druck erleichtert werden.
Ebenso wie der 3D-Druck den Bausteinansatz für die Flugzeugherstellung in der Zukunft erleichtern könnte, sehen wir auch, dass die Branche eine „Fließband“-Denkweise annimmt, wenn es um Software- und Hardware-Compliance und Zertifizierungsbausteine für die Avionik geht.
Beispielsweise sind Vorlagen ein wichtiger Bestandteil der Compliance und Zertifizierung, da sie es Herstellern und Flugzeugentwicklern ermöglichen, neue Designs effizient und wiederholbar zu zertifizieren.
Vielleicht werden Sie eines Tages ein zu 100 Prozent 3D-gedrucktes Flugzeug nehmen, und vielleicht werden Sie eines Tages mit Lufttaxis so vertraut sein wie Uber heute.