Fertigung von leichten Bauteilen: Mit 3D-Druckern und Lasern von Trumpf können Luftfahrtunternehmen bei der Fertigung von Flugzeugen viel Gewicht einsparen und effizientere Triebwerke herstellen. (Bild: Trumpf)
"Flugzeuge müssen leichter werden und der Kraftstoff muss effizienter genutzt werden", sagt Richard Bannmüller, Vorsitzender der Geschäftsführung Trumpf Laser- und Systemtechnik GmbH. Dafür helfe Trumpf laut eigener Aussage der Luftfahrtbranche bei der Einsparung von Klimagasen. Mit 3D-Druckern und Lasern könnten Luftfahrtunternehmen bei der Fertigung von Flugzeugen viel Gewicht einsparen und effizientere Triebwerke herstellen. “Lasertechnik und 3D-Druck sind Schlüsseltechnologien für die Fertigung nachhaltiger Flugzeuge. Somit kann die Luftfahrtbranche in naher Zukunft Flugzeuge und Lufttaxis mit Elektroantrieb in die Luft bringen”, erläutert Bannmüller. Das Unternehmen präsentiert seine Fertigungstechnologie für die Luft- und Raumfahrtbranche auf der Leitmesse Paris Air Show.
Lasertechnik ermöglicht emissionsfreies Fliegen
Fast alle Flugzeughersteller und Zulieferer arbeiten an klimafreundlichen Flugzeugen. Viele verfolgen bereits konkrete Konzepte für die Elektrifizierung der Flugzeugantriebe. Für die Luftfahrt müssen die Hersteller besonders leichte, sichere und zuverlässige Batterien und Elektromotoren entwickeln. “Unsere Erfahrung in der Fertigung von Elektroantrieben und Batterien in der Autoindustrie lässt sich in viele Bereiche der Luftfahrt übertragen. Mit unserer Fertigungstechnik können wir einen Beitrag zur Dekarbonisierung der Luftfahrt leisten”, erklärt Bannmüller.
Fertigungstechnologie sorgt für mehr Effizienz
Trumpf arbeite mit vielen OEMs und Zulieferern aus der Luft- und Raumfahrtbranche zusammen. Für die Fertigung besonders effizienter Raketen und Schubdüsen nutzen die Unternehmen Laser zum Schneiden und Schweißen von Metalllegierungen. Um Antriebe leichter und effizienter zu machen, nutze die Luftfahrtbranche 3D-Drucker von Trumpf. Die Hersteller fertigen dadurch leichte und gleichzeitig besonders auf Effizienz optimierte Schubdüsen. “Die Produktlebenszyklen in der Luftfahrtbranche sind sehr lang. Hier unterstützen wir unsere Kunden über viele Jahre hinweg mit Service und Ersatzteilen für unsere Maschinen”, erläutert Bannmüller.
Reparieren statt neu kaufen: Instandsetzung mit Laserauftragsschweißen
Auch bei der Instandhaltung profitiere die Luftfahrtbranche von Technik der Ditzinger. Statt beispielsweise beschädigte Triebwerkschaufeln neu zu beschaffen, reparieren Luftfahrtunternehmen diese mittels Laserauftragsschweißen (LMD). Der Laser erzeuge dabei ein Schmelzbad auf der Oberfläche der Triebwerkschaufel und schmelze das zeitgleich zugeführte Metallpulver entsprechend der gewünschten Form präzise auf. Durch die Reparatur von kostenintensiven Bauteilen könne die Luft- und Raumfahrtindustrie bis zu 80 Prozent an Kosten gegenüber einer Neuanschaffung sparen.
Geringer Materialverbrauch beim Laserauftragsschweißen
Reparaturen sind momentan sogar das Haupteinsatzgebiet für Laserauftragsschweißen. Denn hier kann es mit geringem Materialverbrauch punkten und damit, dass es manche Reparaturvorgänge - zum Beispiel von Werkzeugen oder Turbinen - überhaupt möglich macht. Angeboten werden Laserauftragsschweißen-basierte 3D-Drucker zum Beispiel von Trumpf, Prima Additive, Coherent und Addi Tec. Mazak, Ibarmia, Okuma und DMG Mori bieten in diesem Bereich hybride Werkzeugmaschinen an.
Da das Verfahren häufig rauere Oberflächen erzeugt, wird es häufig als nicht stabil und wiederholbar genug erachtet, um als vollwertiges additives Fertigungsverfahren genutzt zu werden. Dafür bieten sich andere Verfahren an, über die Sie hier mehr erfahren: "Das sind die wichtigsten additiven Fertigungsverfahren".
New Space: Aufbruch in Raumfahrt- und Satellitentechnologie
Eine neue Richtung schlägt Trumpf zudem unter dem Begriff 'New Space' ein, wie Bannmüller darstellt. "Zum einen geht es um Raketentechnologie, die Satelliten für Kommunikation und Lokalisierung in die Umlaufbahn befördern. Zum anderen geht es um das Innere der Satelliten, in denen Antennen zur Kommunikation zwischen den Satelliten verbaut sind oder auch optische Systeme, bei denen Laser für die Verbindung zwischen Satelliten zuständig sind sowie für den Transfer von Informationen zur Erde", berichtet Bannmüller.
Die Antenne benötige eine sehr feine Struktur, die in extrem hoher Qualität gedruckt werden müsse. Zudem müsse das Setup der Spiegel für die Ausrichtung der Laser zwischen den Satelliten ebenfalls sehr leicht sein, damit eine Rakete möglichst viele Satelliten ins All befördern könne. "Um die Spiegel sowie Spiegelhalterungen für die Laserkommunikation herzustellen, benötigt es eine tiefgreifende, ausgefeilte Technologie", unterstreicht Bannmüller.
Welche Umweltvorteile bietet der Einsatz des 3D-Drucks in der Fertigung?
Der 3D-Druck hat bei der Herstellung mehrere Vorteile für die Umwelt. Hier sind einige der bemerkenswertesten:
- Reduzierte Transportemissionen: Der 3D-Druck kann viel Kraftstoff einsparen und den CO2-Ausstoß reduzieren, da mehrere Transporte eines Produkts während des Produktionsprozesses nicht mehr erforderlich sind. Dies liegt daran, dass durch den 3D-Druck Produkte vor Ort hergestellt werden können, wodurch der Bedarf an Ferntransporten verringert wird.
- Weniger Abfall: Der 3D-Druck kann Abfall reduzieren, indem nur die für ein Produkt benötigte Materialmenge produziert wird, wodurch die Abfallmenge reduziert wird, die während des Herstellungsprozesses entsteht.
- Reduzierter Energieverbrauch: 3D-Druck kann den Energieverbrauch senken, indem Produkte mit einer spärlichen Innenstruktur hergestellt werden, deren Transport weniger Energie erfordert. Darüber hinaus kann der 3D-Druck energieeffizienter sein als herkömmliche Herstellungsmethoden, da nur die für ein Produkt erforderliche Materialmenge verwendet wird.
- Nachhaltige Materialien: Beim 3D-Druck können nachhaltige Materialien wie recyceltes Filament zur Herstellung von Produkten verwendet werden. Dies reduziert den Bedarf an Neumaterialien und verringert die Umweltbelastung durch die Herstellung.
- Lokale Produktion: 3D-Druck kann eine lokale Produktion ermöglichen und so den Bedarf an Ferntransporten und den damit verbundenen CO2-Fußabdruck reduzieren. Dadurch kann auch der Bedarf an großen Fabriken und Lagern reduziert werden, wodurch Platz frei wird und die Umweltauswirkungen der Fertigung verringert werden.
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Der Autor Dietmar Poll ist Redakteur bei mi-connect und fokussiert sich auf Themen rund um die klimaneutrale Industrie. Nach einem Geographiestudium (ja, er wollte die Welt retten) und mehrjähriger Arbeit als wissenschaftlicher Angestellter wechselte er in den Fachjournalismus, arbeitete in verschiedenen Verlagen und betreute dort unterschiedlichste Ressorts. Spannend findet er, bei der Recherche die Geschichte hinter der Geschichte zu entdecken. Privat erwischt man in häufig auf seinem Mountainbike durch die Berge rumpeln.
