Additive Fertigung im Flugzeugbau 3D-Druck langfristig überall möglich

Rolf Philipp, Aircraft Philipp
»Irgendwann wird man jedes gewünschte Bauteil in einem additiven Verfahren herstellen können und Belastbarkeit oder Haltbarkeit werden dann auch kein Thema mehr sein.«
Rolf Philipp, Aircraft Philipp: »Irgendwann wird man jedes gewünschte Bauteil in einem additiven Verfahren herstellen können und Belastbarkeit oder Haltbarkeit werden dann auch kein Thema mehr sein.«

In der Flugzeugindustrie gelten besondere Anforderungen an Belastbarkeit und Sicherheit. Metallische 3D-Druckverfahren sind darum bisher die Ausnahme bei der Produktion. Zulieferer Aircraft Philipp sammelt Erfahrungen mit dem additiven Laserschmelzen von Metallen.

Für den mittelständischen Aerospace-Zulieferer Aircraft Philipp findet die Zukunft zur Zeit in einem kleinen Ort in der Nähe von Salzburg statt. Zwei Pulverbett-3D-Druckmaschinen vom Typ EOS290 ergänzen seit einigen Wochen den Maschinenpark des Unternehmens am Forschungs- und Entwicklungsstandort im österreichischen Nußdorf.

Mit Hilfe additiver Fertigungsverfahren entstehen hier neuerdings Metallbauteile. In der Fertigungskammer des 3-D-Druckers sorgt das Schutzgas Argon dafür, dass in der Luftfahrt verwendete Materiale wie Titan oder Nickelbasislegierungen nicht oxydieren. Bis zu 30 cm3 Material können pro Stunde aufgebracht und mit Hilfe eines 400-Watt-Lasers zu belastbaren Komponenten verschmolzen werden. »Unsere neuen 3D-Druckmaschinen sind vor allem das Ergebnis einer strategischen Entscheidung«, sagt Rolf Philipp, der den Zerspanungsspezialisten Aircraft Philipp im Jahr 1998 gegründet und systematisch zu einem Global Player im Bereich tragender Flugzeugteile weiterentwickelt hat. »Speziell in der Flugzeugindustrie müssen wir noch eine Menge über die spezifischen Eigenschaften additiv erstellter Komponenten lernen, denn in der Luft gelten ganz andere Anforderungen als beispielsweise in der Automobilbranche.«

Additive Verfahren derzeit noch im Forschungsstadium

Gewicht und Belastbarkeit sind zwei zentrale Parameter, an denen sich fast alle in einem modernen Flugzeug befindlichen Komponenten messen lassen müssen. So werden tragende Teile vor ihrer Zulassung für den Flugbetrieb beispielsweise intensiven Zugversuchen unterworfen, um die statischen und dynamischen Eigenschaften auch in Grenzbereichen exakt kennenzulernen. Für klassische gefräste oder zerspante Komponenten sind die Materialeigenschaften hinlänglich bekannt, doch wie verhalten sich additiv zusammengefügte Materialschichten im Extremfall? Ein guter Indikator ist hier die Oberflächenstruktur eines Bauteils. Bei Strukturbauteilen muss diese absolut glatt sein, denn bereits kleine Kerben können Mikrorisse erzeugen, die bei hoch belasteten Teilen unter Umständen fatale Folgen haben.

»Hier sehen wir deutlich, dass additive Herstellungsverfahren bei Weitem noch nicht die Verlässlichkeit und Konstanz aufweisen, wie wir sie aus abrasiven Fertigungsverfahren wie dem Zerspanen eines Bauteils kennen«, erklärt Philipp, der sich im Bundesverband der deutschen Luft- und Raumfahrtindustrie speziell dem Thema Werkstoffe und der additiven Fertigung verschrieben hat. Erst durch nachgelagerte Oberflächenbehandlungen, wie beispielsweise das elektrochemische Polieren oder zusätzliche Wärmebehandlung, könne derzeit die Betriebsfestigkeit von additiv gefertigten Komponenten signifikant gesteigert werden.