3D-Druckverfahren für flugtaugliche Bauteile

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Finaler, 3D-gedruckter ECS-Kanalsystem-adapter zum Kühlen von Flugzeugen auf dem Boden. (Foto: Marshall Aerospace and Defence)

Die Marshall Aerospace and Defence Group (ADG) mit Sitz am ostenglischen Cambridge International Airport verwendet fortan 3D-Druck des israelischen Unternehmens Stratasys aus Rehovot zur Herstellung flugtauglicher Bauteile für verschiedene ihrer militärischen, zivilen und kommerziellen Flugzeuge. Das britische Unternehmen zählt zu den größten unabhängigen und in Privatbesitz befindlichen Luftfahrt- und Rüstungsunternehmen weltweit. Es hat sich u.a. auf die Wartung des Transportflugzeuges Lockheed C-130 “Hercules” der Royal Air Force spezialisiert.

Marshall produziert z.B. bestimmte Bauteile für Bodenläufe. Die 3D-Teile sind günstiger als die Alternativen aus Aluminium. Von dort stammen schon mehrere Bauteile des Luftleitsystems in stark modifizierten Flugzeugen sowie Halterungen für Sicherheitsmesser und Schalter im Flugzeuginnenraum aus dem 3D-Drucker. Durch diese Art der Herstellung von Komponenten, die für den Flugverkehr zugelassen sind, kann das Unternehmen leichtere Bauteile herstellen, und das erheblich schneller und günstiger als mit herkömmlichen Fertigungsverfahren. Bei Marshall stammen schon mehrere Bauteile des Luftleitsystems in stark modifizierten Flugzeugen sowie Halterungen für Sicherheitsmesser und Schalter im Flugzeuginnenraum aus dem 3D-Drucker. Durch diese Art der Herstellung von Komponenten, die für den Flugverkehr zugelassen sind, kann das Unternehmen leichtere Bauteile herstellen, und das erheblich schneller und günstiger als mit herkömmlichen Fertigungsverfahren.

Laut Chris Botting, “Materials, Processes and Additive Manufacturing Engineer” bei Marshall ADG, liegt der Schlüssel für die Verwendung von 3D-Komponenten in der Luftfahrt darin, präzise, reproduzierbare und verlässliche Bauteile aus für den Flugverkehr zugelassenen Materialien zu produzieren: “Bei der Herstellung mit komplexen Konstruktionsprogrammen brauchen wir Verfahren, die präzise, komplexe, funktionale und leichtgewichtige Luftleitkanäle effizient zu minimalen Werkzeugkosten herstellen können – hier ist der 3D-Druck optimal geeignet. Gleichzeitig müssen wir auch sicherstellen, dass die so gefertigten Luftleitkanäle auch von der EASA für den Luftverkehr zugelassen werden”, erläuterte Botting. “Aus diesem Grund verwenden wir den Stratasys Fortus 450mc FDM 3D-Drucker sowie das Material ULTEM 9085 resin – ein robustes, aber leichtgewichtiges 3D-Druckmaterial mit hoher thermischer und chemischer Beständigkeit. Diese Eigenschaften waren schließlich entscheidend, um die Anforderung in unserer Branche zu erfüllen. Jetzt können wir Bauteile im 3D-Druckverfahren herstellen, die die Ansprüche an die Innenausstattung von Luftfahrzeugen in Bezug auf Flammenbeständigkeit, Rauchentwicklung und Toxizität erfüllen.” Durch den 3D-Druck konnte Marshall die oft kostspielige Aluminiumfertigung für diese Komponente hinter sich lassen.

“Bevor wir uns auf die kostenintensive Fertigung aus Aluminium festlegten, haben wir mit der Fortus 450mc einen Prototyp aus ASA-Material hergestellt”, so Botting weiter. “Dies ermöglichte uns die Herstellung eines präzisen und funktionsfähigen Prototypen dieses komplexen Bauteils. Zudem konnten wir nachweisen, dass diese Komponente auch im 3D-Drucker aus Nylon 12 hergestellt werden kann und eine herkömmliche Aluminiumfertigung nicht erforderlich ist. Der Kanal aus dem 3D-Drucker war im Vergleich zu einem Aluminiumbauteil nicht nur kostengünstiger, auch das Gesamtgewicht war um 63 Prozent geringer.”

Botting erwartet, dass die Verwendung der additiven Fertigung mit der Stratasys FDM-Technologie in allen Geschäftsbereichen zunehmen wird und so neue Anwendungen erschlossen werden. Sein Fazit lautet: “Die FDM-Technologie hat unsere Arbeitsweise verändert. Für den Luftverkehr zugelassene 3D-Drucker und -Materialien ermöglichen uns, zunehmend enge Zeitpläne einzuhalten und komplexen Fertigungsanforderungen gerecht zu werden. In Zukunft wird der 3D-Druck sicherlich einen großen Einfluss darauf haben, wie wir in unserem Geschäftsbereich Produkte entwickeln und herstellen.”

Die Marshall Aerospace and Defence Group hat sich u.a. spezialisiert auf die Wartung von Luftfahrzeugen; die Stratasys Ltd. ist ein Hersteller für 3D-Drucker und 3D-Produktionssystemen.

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