Additive Fertigung Die additive Fertigung zum Fliegen bringen

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Wie Additive Manufacturing die Luft- und Raumfahrt zum Fliegen bringt, ist Thema des Fachforums Aerospace am 13. Mai 2025 auf der Rapid.tech 3D in der Messe Erfurt.

Nach der Corona-Delle befindet sich der Flugverkehr wieder im Aufwind. Ebenso nehmen zivile und militärische Missionen ins All zu. Dafür braucht es innovative technische, ökonomische und ökologische Lösungen aus der Luft- und Raumfahrtindustrie. Wie Additive Manufacturing (AM) hierfür einen Beitrag leisten kann, ist Gegenstand des rapid.tech 3D-Fachforums Aerospace am 13. Mai 2025. „In der Luft- und Raumfahrt geht es – vereinfacht ausgedrückt – immer darum, mit möglichst geringem Gewicht sowie hoher Funktionsintegration auf kleinstem Bauraum ins Fliegen zu kommen“, erklärt Stephan Eelman, der als Strategieleiter für Europa bei Boeing, seit 2022 die inhaltliche Ausrichtung des Forums verantworte. Die additive Fertigung kann dabei Innovationen schaffen, die sonst kaum realisierbar sind, wie es weiter heißt.

Additive Fertigung treibt zukünftige Aerospace-Anwendungen voran

Aber: AM müsse auch profitabel sein, insbesondere vor dem Hintergrund von erforderlicher Qualifizierung und Zertifizierung. „Das bedeutet, dass bei den oftmals sehr geringen Stückzahlen – insbesondere in der Raumfahrt – der erste Versuch sofort sitzen muss. Der Fokus im Forum Aerospace liegt deshalb ganz klar auf Anwendungen, die dem Nutzer einen Mehrwert bieten und das in der Praxis bereits unter Beweis gestellt haben“, betont Eelmann. Wie die additive Fertigung zukünftige Aerospace-Anwendungen vorantreibt, ist übrigens bereits Thema der Eröffnungs-Keynote, direkt vor dem Forum. Dr. Karl-Heinz Dusel von MTU Aero Engines betrachtet ebenfalls Innovations- und Profitabilitätsaspekte. Er zeigt auf, dass vor allem die Kostenreduktion für 3D-gedruckte Bauteile ein Schlüssel für deren breiteren Einsatz in der Luftfahrtindustrie ist. Er stellt dabei auch gleich Ansatzpunkte zur Umsetzung vor, wie es weiter heißt.

So erweitert der 3D-Druck die Grenzen der Raumfahrt

Der erste Block des Forums nimmt 3D-Druck-Anwendungen für die Raumfahrt in den Fokus. Dr. Aaron Pfaff vom Fraunhofer-Institut für Kurzzeitdynamik, Ernst-Mach-Institut EMI stellt dazu eine erfolgreiche Anwendung der multidisziplinären Topologieoptimierung und von generativem Design im Bereich der Nanosatellitentechnologie vor. Das geschieht am Beispiel von Ernst. Das ist der erste Kleinsatellit zur Unterstützung militärischer Aufgaben in Deutschland. Seine Infrarotkamera erkennt etwa Raketenstarts. Die bei der Ernst-Mission gewonnenen Erkenntnisse fließen in zukünftige Entwicklungen von Nanosatelliten ein.

Mit AM-Bauteilen erfolgreich ins All gestartet ist auch Ariane 6. Bei ihrem Erstflug hatte sie einige additiv gefertigte und qualifizierte Komponenten an Bord, die einen technischen Reifegrad von 9 und damit den Status „flugqualifiziert“ besitzen. Dr. Steffen Beyer von der Ariane Group wird deshalb berichten, wie das Projekt wirtschaftlich erfolgreich wurde. Er zeigt das etwa an der sogenannten Auxiliary Power Unit (APU), die per Laserstrahlschmelzen entstand. Wegen des komplexen Designs dieses Hilfsaggregats, das entscheidend zur Vielseitigkeit der Ariane 6-Oberstufe beitrage, konnte die additive Fertigung ihr volles Potenzial entfalten.

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Der zweite Block beleuchtet AM für die Luftfahrt

Am Beispiel einer additiv gefertigten Hydraulikkomponente zeichnet Svenja Pestotnik von Liebherr-Aerospace den Weg von der Idee über die AM-gerechte Entwicklung, die Auswahl der additiven Herstellungsmethode bis hin zur Luftfahrtzulassung nach, wie es dazu heit. Sie geht dabei auch auf die Herausforderungen sowie zukünftigen Potenziale ein. Und Angelika Jedynak von Chesco zeigt auf, wie es ihrem Team in Zusammenarbeit mit Rolls-Royce Deutschland gelungen ist, in einer Parameterstudie Brennkammersegmente aus der Legierung Haynes 282 erfolgreich ohne Stützstrukturen zu fertigen. Damit ließe sich die Herstellungskette rund um das Laserschmelzen optimieren, ohne die Stabilität des Druckprozesses und die gewünschte Materialqualität zu beeinträchtigen. Einen Einblick in die Fortschritte des 3D-Drucks mit Kunststoffen für die Luft- und Raumfahrt – insbesondere unter Nachhaltigkeitsaspekten – erlaubt Erik de Zeeuw von Materialise. Und ein alternatives, metallisches Verfahren zu den im Aerospace-Bereich etablierten additiven Herstellungsprozessen stellt schließlich Howmet Tital vor. Das Unternehmen produziert etwa einbaufertige Aluminium- oder Titanbauteile mittels Feinguss und fertigt die dafür nötigen Formen additiv.

Bestehende Flugzeugtypen günstiger zukunftsfähig machen

Wie Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit miteinander einhergehen können, demonstriert Carsten Holze von Pioneer Aeronautics Innovation (PAI). Denn zusammen mit Partnern hat PAI die Flügelspitze eines Bestandsflugzeugs aerodynamisch optimiert und an einem Prototypen Gewichtsreduzierungen von über 25 Prozent erreicht. Die Herstellungskosten konnten so auch noch halbiert werden, wie man betont. Auch ließen sich Kraftstoffeinsparungen von über zehn Prozent erreichen. Möglich wurden das durch die Kombination von auf künstlicher Intelligenz (KI) basierenden Analyse- und Optimierung-Tools mit AM-Fertigungstechniken. „Das Beispiel verdeutliche einen neuen Trend im Entwicklungsbereich. „Mit KI, Digitalisierungstechnologien, wie digitale Zwillinge, oder dem Erstellen digitaler Produktpassports, können wir weitere Potenziale für innovative, wirtschaftliche und zuverlässige AM-Produkte für die Luft- und Raumfahrt erschließen“, kommentiert Eelman abschließend.

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