Additiv gefertigtes Titanbauteil für Airbus A350 XWB

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Additive Fertigung schont Ressourcen

Beim Fräsen von Flugzeugteilen entsteht bis zu 95 % recyclingfähiger Abfall. Beim Laserschmelzen erhält der Anwender ein endkonturnahes Bauteil, dessen Abfall bei ca. 5 % liegt. „Wir sprechen im Flugzeugbau von der 'buy to fly ratio' und da sind 90 % ein fantastischer Wert. Dieser Wert spiegelt sich natürlich auch in der positiven Energiebilanz wieder“, so Prof. Dr.-Ing. Claus Emmelmann, CEO, Laser Zentrum Nord GmbH, Hamburg. Das macht das Verfahren speziell bei hochwertigen und teuren Flugzeugmaterialien, wie Titan, überaus interessant. Eine werkzeuglose Fertigungsstrategie spart Zeit und verbessert die Kostenstruktur. Gezielter Energieaufwand und Ressourcenschonung sind Merkmale des Laserschmelzens. Frank Herzog, CEO, Concept Laser GmbH, Lichtenfels: „Laser-Cusing ist eine 'Green Technology' die den viel zitierten ökologischen Fußabdruck in der Fertigung verbessert.“

Flugzeugbau als Motor des Wandels

In der Regel ergeben sich beim Laserschmelzen positive Effekte für die Herstellkosten bei kleinen bis mittleren Stückzahlen. Peter Sander: „Losgrößenbetrachtungen sind im Flugzeugbau essenzieller als bei Volumenfertigungen, um Skaleneffekte zu erzielen.“ Die vergleichsweise hohen relativen Investitionskosten für die Gussformen und eventuell notwendige Werkzeugkosten entfallen. Darüber hinaus bietet die additive Fertigung mit dem Laser eine höhere Gestaltungsfreiheit gegenüber konventionellen Fertigungsstrategien. So können auch Hinterschnitte und innen liegende Kanäle, z. B. Kühlkanäle, gefertigt werden. In der Luftfahrt denken die Flugzeugbauer schon heute an gekühlte Elemente für die Elektronik oder intelligente, hydraulische Komponenten. Prof. Dr.-Ing. Emmelmann: „Große Potenziale sehe ich insbesondere für Strukturbauteile von Abmessungen bis zu einem Meter, sowie für Bauteile im Triebwerksbereich.“ Bis zu den Grenzen der Physik lassen sich zukünftig aber auch noch Fügemethoden denken, um die Bauteilgröße zu steigern. Der besondere Clou bleibt: Es können erstmals bislang unbekannte Geometrien mit Funktionalitäten verknüpft werden. Bereits in der CAD-Konstruktion werden die Kraftflüsse im Bauteil sehr genau bestimmbar. Generell ist die Laserschmelz-Technologie in der Lage, sicherheitsrelevante Bauteile zu entwickeln, die noch besser, leichter und langlebiger sind, als die Bauteile von heute. Leicht unterschiedlich sind außerdem die Materialeigenschaften. Prof. Dr.-Ing. Emmelmann: „Laseradditiv gefertigte Werkstoffe weisen eine höhere Festigkeit bei gleichzeitig geringerer Duktilität auf, die aber durch die richtige Wärmebehandlung auch wieder gesteigert werden kann.“

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