Additve Fertigung

Triebwerkskomponenten für die Luftfahrt additiv fertigen

| Redakteur: Juliana Pfeiffer

Das Ziel ider Fraunhofer Forscher ist es, die Turbinenkomponenten, vor allem die Schaufelprofile, endkonturnah zu fertigen, sodass nur wenig überschüssiges Material entfernt werden muss.
Das Ziel ider Fraunhofer Forscher ist es, die Turbinenkomponenten, vor allem die Schaufelprofile, endkonturnah zu fertigen, sodass nur wenig überschüssiges Material entfernt werden muss. (Bild: Fraunhofer IPT)

Triebwerkskomponenten, insbesondere Blade Integrated Discs (Blisk), werden bisher aus schwer zu bearbeitenden nickelbasierten Superlegierungen hergestellt. Mit der additiven Technologie Laser Powder Bed Fusion (LPBF) wollen Forscher am Fraunhofer IPT die Prozesskette zur Herstellung der Blisk neu entwickeln.

Die Aachener Turbomaschinen-Experten des Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT arbeiten bereits seit Jahren an nachhaltigen Konzepten, Methoden und Werkzeugen für die Luftfahrt. Gemeinsam mit dem Lehrstuhl für Digital Additive Production DAP der RWTH Aachen haben sie die Prozesskette zur Herstellung von Triebwerkskomponenten, insbesondere von Blade Integrated Discs (Blisk), nun genauer betrachtet. Modernste Blisks werden unter anderem aus nickelbasierten Superlegierungen hergestellt. Dieses Material ist schwer zu bearbeiten, so dass die Herstellung des Schaufelprofils durch etabliertes Fräsen sehr zeit- und kostenintensiv ist. Die Forscher hinterfragten die konventionellen Fertigungsverfahren und testeten stattdessen die additive Technologie Laser-Powder-Bed-Fusion (LPBF). Dabei schmilzt ein Laserstrahl Metallpulver Schicht für Schicht auf.

Passendes LPBF-Herstellungsverfahren entwickelt

Das Ziel dabei ist, die Blisks, vor allem die Schaufelprofile, endkonturnah zu fertigen, sodass nur wenig überschüssiges Material entfernt werden muss. Deshalb mussten die Forscher zunächst ein passendes LPBF-Herstellungsverfahren für Blisks entwickeln. Gitterstrukturen stützen das dünnwandige Bauteil während des Aufbaus und minimieren Vibrationen während der Nachbearbeitung.

Dadurch erhöht sich die Designfreiheit der komplexen Geometrien, wie sie in der Luftfahrt eingesetzt werden. Gleichzeitig wird weniger Material verbraucht, was die Umwelt schont und Kosten reduziert. Darüber hinaus ermöglicht der Einsatz additiver Verfahren die wirtschaftliche Entwicklung und Fertigung auch kleinerer, komplexerer Kerntriebwerke mit verminderter Schadstoff- und Lärmemission.

BUCHTIPPDas Buch „Additive Fertigung“ beschreibt Grundlagen und praxisorientierte Methoden für den Einsatz der additiven Fertigung in der Industrie. Das Buch richtet sich an Konstrukteure und Entwickler, um eine erfolgreiche Implementierung additiver Verfahren in ihren Unternehmen zu unterstützen.

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