Luftfahrt · Additive Fertigung
Additiv gefertigte Abgaskomponente für die Luftfahrt
Von der Ersatzteilversorgung zur EASA-zertifizierten Serienkomponente.
Mit dem additiv gefertigten Schiebestück für das Abgassystem eines Flugmotors ist es gelungen, eine sicherheitskritische Luftfahrtkomponente vollständig neu zu entwickeln, zu qualifizieren und für den Serieneinsatz zu zertifizieren.
Ausgangssituation
Die Herausforderung
Geschweißte Bauteile im Abgassystem von Flugmotoren sind hohen thermischen und mechanischen Belastungen ausgesetzt. Die manuelle Fertigung führt häufig zu Fertigungstoleranzen, unterschiedlichen Schweißqualitäten und begrenzter Wiederholgenauigkeit.
Gesucht wurde eine Lösung, die reproduzierbar gefertigt werden kann, höchste Qualitätsanforderungen erfüllt und eine deutlich längere Lebensdauer besitzt.
- vollständig dokumentierbar und rückverfolgbar
- für langfristige Ersatzteilversorgung geeignet
- konform mit den Zulassungsanforderungen der EASA
Digitale Grundlage
Reverse Engineering als Ausgangspunkt
Da keine fertigungsgerechten CAD-Daten verfügbar waren, wurde das Originalbauteil zunächst digital erfasst. Mittels industriellem CT-Scan und Reverse Engineering entstand ein präzises 3D-Modell.
Dieses Modell wurde vollständig überarbeitet und speziell für die additive Fertigung optimiert. Ziel war nicht, das ursprüngliche Bauteil lediglich zu kopieren, sondern dessen Eigenschaften gezielt zu verbessern.
Werkstoff und Verfahren
Additive Fertigung aus Inconel
Gefertigt wird das Schiebestück aus dem Hochtemperaturwerkstoff Inconel. Die Nickelbasislegierung eignet sich hervorragend für extreme Temperaturbereiche und hohe mechanische Belastungen, wie sie im Abgassystem von Flugmotoren auftreten.
Durch den metallischen 3D-Druck entsteht das Bauteil als nahezu homogene Struktur ohne Schweißnähte. Typische Schwachstellen konventioneller Fertigung werden vermieden und gleichzeitig wird eine deutlich höhere Prozesssicherheit erreicht.
Von den Daten zur Zulassung
Entwicklung bis zur Zertifizierung
Eine vollständig digitale und dokumentierte Prozesskette stellt Reproduzierbarkeit, Qualität und Rückverfolgbarkeit sicher.
Digitalisierung
CT-Scan, Reverse Engineering und Erfassung der Ausgangsgeometrie.
Konstruktion
CAD-Neukonstruktion und Designoptimierung für die additive Fertigung.
Fertigung
3D-Druck, Nachbearbeitung und reproduzierbare Prozessführung.
Qualifizierung
Qualitätsprüfung, vollständige Dokumentation und EASA-Zertifizierung.
Nachweisbarer Mehrwert
Deutliche Verbesserungen
Höhere Lebensdauer
Etwa zehnfach höhere Lebensdauer als das ursprüngliche Bauteil.
Rückverfolgbarkeit
Vollständige Dokumentation über den gesamten Lebenszyklus.
Schweißnähte
Homogene Bauteilstruktur mit hoher Maß- und Wiederholgenauigkeit.
Herstellungskosten
Wirtschaftlichere Fertigung als beim konventionellen Bauteil.
Validierung
Erfolgreiche Erprobung
Vor der Zulassung absolvierte das Schiebestück umfangreiche Boden- und Flugtests. Insgesamt wurden über 55 Stunden Testbetrieb erfolgreich durchgeführt.
Die Ergebnisse bestätigten sowohl die mechanische Belastbarkeit als auch die thermische Beständigkeit des neuen Designs.
Technische Übersicht
Projektfakten und besondere Merkmale
- Bauteil
- Schiebestück für ein Flugzeug-Abgassystem
- Werkstoff
- Inconel
- Fertigungsverfahren
- Metallischer 3D-Druck
- Entwicklung
- Reverse Engineering, CAD und Designoptimierung
Ausblick
Zukunft der additiven Fertigung
Das Schiebestück steht beispielhaft für den Wandel von der klassischen Ersatzteilproduktion hin zu einer vollständig digitalen Fertigung. Reverse Engineering und industrielle additive Fertigung ermöglichen eine schnelle, präzise und reproduzierbare Herstellung sicherheitskritischer Komponenten.
Die digitale Prozesskette schafft zugleich die Grundlage für digitale Ersatzteillager, dezentrale Produktion und zertifizierte On-Demand-Fertigung.
