Keywords: LPBF, Post-processing, Aviation, Process chain, series production

Prozesskettenentwicklung für die Additive Fertigung in der Luftfahrt

Ganzheitliche Prozessketten für die Fertigung von Serienbauteilen: eine Aufgabe, mit der sich das noch junge additive Fertigungsverfahren Laser Powder Bed Fusion (LPBF) konfrontiert sieht. Ein entscheidender Entwicklungsauftrag liegt vor allem in der Abstimmung einzelner Prozessschritte. Insbesondere die neuen Möglichkeiten der Additiven Fertigung, wie beispielsweise die Designfreiheit, können aktuell nur teilweise ausgeschöpft werden. Der Lehrstuhl DAP betrachtet aus diesem Grund die gesamte Prozesskette in ihren horizontalen und vertikalen Bestandteilen sowie die dazwischenliegenden Schnittstellen: von der Digitalisierung und Vernetzung der Produktion über die Materialien und Fertigung bis hin zur Nachbearbeitung und Qualitätssicherung. Das Ziel dieser Forschungsarbeiten ist es, eine wirtschaftliche und ressourceneffiziente Serienfertigung von additiv gefertigten Komponenten zu ermöglichen.

Im Rahmen des Verbundprojektes „Additive Manufactured BLISK to Sky (AMB2S)“ wird speziell für die Luftfahrt eine Fertigungskette für Triebwerkskomponenten bestehend aus Additiver Fertigung, subtraktiver Nachbearbeitung sowie Zertifizierung entwickelt und dabei in ihrer Vollständigkeit betrachtet.

So wird zum einen etwa die Designfreiheit der Additiven Fertigung genutzt, um den Nachbearbeitungsaufwand durch eine leicht zu zerspanende Stützstruktur zu reduzieren. Zum anderen werden Bauteilfeatures eingebracht, um die Lage des Bauteils per 3D-Scan zu bestimmen und so den Messaufwand für darauffolgende Schritte zu verringern. Eine solche Gesamtbetrachtung der Prozesskette hat im Gegensatz zu der Einzelbetrachtung der Fertigungsschritte das Potenzial, den gesamten Ressourceneinsatz in der Serienfertigung zu minimieren und somit eine ressourcenschonende und effiziente Triebwerkskomponentenfertigung zu ermöglichen. Dabei nimmt die Additive Fertigung einen besonderen Stellenwert im Hinblick auf die Ressourceneffizienz der Prozesskette ein. Durch den generativen Aufbau der Rohteile kann die buy-to-fly ratio deutlich verringert und damit auch der Ressourceneinsatz im Rohmaterial, als auch der subtraktiven Bearbeitung deutlich reduziert werden.

Das Projekt wird gefördert durch das BMWI.