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25.03.2019

Additive Innovationssprünge im ICTM-Netzwerk

Die Botschaft der 5. ICTM Conference 2019, der Tagung des International Center for Turbomachinery Manufacturing, am 6.2. und 7. Februar 2019 in Aachen war klar: Die Energiewende im Flugverkehr und der Energieversorgung steht und fällt mit einer neuen Form des Turbinenbaus. Ein wichtiges Mittel zum Zweck ist der metallische 3D-Druck.

„Ein wirklicher Innovationssprung kann nur aus dem Gebiet des Additive Manufacturing (AM) kommen. Doch dazu müssen Fertigungstechniker mit Materialentwicklern und Turbinendesignern interdisziplinär zusammenarbeiten.“ Diese mahnenden Sätze eines ehemaligen Siemens-Vorstandes auf einer der ersten ICTM-Konferenzen haben mittlerweile alle namhaften Turbinenhersteller weltweit beherzigt und setzen sie in die Tat um: MTU Aero Engines zählt zu den Pionieren bei dem Einsatz von Additive Manufacturing (AM) im Triebwerksbau. Im Flugzeugeinsatz befinden sich bereits rund 2.000 seriengefertigte AM-Niederdruck-Turbinenteile, die das ICTM-Mitglied der ersten Stunde per selektivem Laserschmelzen (SLM) herstellt. Kurz bevor steht der Start von weiteren additiv gefertigten Bauteilen mit einem Volumen von 25.000 bis 30.000 Komponenten pro Jahr ab dem Jahr 2020.

  • Zündende Ideen: Das Fraunhofer ILT demonstrierte auf der ICTM Conference in Aachen den Experten des Turbinenbaus, wie sich mit laserbasierten Systemen die Kosten senken und der Umweltschutz erhöhen lässt. Bild: Fraunhofer ILT

    Zündende Ideen: Das Fraunhofer ILT demonstrierte auf der ICTM Conference in Aachen den Experten des Turbinenbaus, wie sich mit laserbasierten Systemen die Kosten senken und der Umweltschutz erhöhen lässt. Bild: Fraunhofer ILT

  • „Als limitierend empfinde ich die Aufbaurate. Hier gibt es noch Optimierungsbedarf vor allem beim Einsatz an großen Komponenten.“ Dr. Bernd Burbaum, Siemens. Bild: Fraunhofer ILT

    „Als limitierend empfinde ich die Aufbaurate. Hier gibt es noch Optimierungsbedarf vor allem beim Einsatz an großen Komponenten.“ Dr. Bernd Burbaum, Siemens. Bild: Fraunhofer ILT

  • „Wir können mit der Anpassung der Prozessparameter mehr als 50% der Belichtungszeit einsparen.“ Anders Such, MAN Energy Solutions  Bild: Fraunhofer ILT

    „Wir können mit der Anpassung der Prozessparameter mehr als 50% der Belichtungszeit einsparen.“ Anders Such, MAN Energy Solutions Bild: Fraunhofer ILT

  • Produktionskosten gesenkt: Die neue 3D-gedruckte Verdichterschaufel von MAN besteht nicht mehr aus 13 einzelnen Teilen, sondern entsteht direkt als Komponente. Bild: MAN Energy Solutions

    Produktionskosten gesenkt: Die neue 3D-gedruckte Verdichterschaufel von MAN besteht nicht mehr aus 13 einzelnen Teilen, sondern entsteht direkt als Komponente. Bild: MAN Energy Solutions

  • Der Bauraum muss beim 3D-Druck noch größer ausfallen, hier wäre ein Durchmesser von 500 mm schön.“ Christoph Hauck, MBFZ toolcraft. Bild: Fraunhofer ILT

    Der Bauraum muss beim 3D-Druck noch größer ausfallen, hier wäre ein Durchmesser von 500 mm schön.“ Christoph Hauck, MBFZ toolcraft. Bild: Fraunhofer ILT

  • Schichtarbeit: Auf besonderes Interesse stieß bei den Vorführungen am Fraunhofer ILT die metallische 3D-Drucktechnik (hier: Laser Power Bed Fusion LPBF). Bild: Fraunhofer ILT

    Schichtarbeit: Auf besonderes Interesse stieß bei den Vorführungen am Fraunhofer ILT die metallische 3D-Drucktechnik (hier: Laser Power Bed Fusion LPBF). Bild: Fraunhofer ILT

  • Additiv: Per 3D-Druck entsteht das sogenannten Boroskopauge der schnelllaufenden Niederdruckturbine des MTU-Getriebefan-Triebwerks des Airbus A320neo. Bild: MTU

    Additiv: Per 3D-Druck entsteht das sogenannten Boroskopauge der schnelllaufenden Niederdruckturbine des MTU-Getriebefan-Triebwerks des Airbus A320neo. Bild: MTU

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Zu den Pionieren zählt auch das Unternehmen Siemens, das den 3D-Druck vor allem in seiner „Power and Gas Division“ einsetzt. Der Konzern serialisierte bereits mehr als 15 additiv gefertigter Bauteile mit der Erfahrung von mehr als 150.000 kumulierten Betriebsstundenbei Kunden im kommerziellen Einsatz. Diese Erfahrung setzt Siemens für die Brennerentwicklung der neuesten Gasturbine – der Siemens SGT-9000HL Klasse – ein, um den Wirkungsgrad zu steigern und somit den CO2-Ausstoß zu senken.

Das Geschäftsfeld „Maintenance, Repair and Overhaul (MRO)“ bei der „Power and Gas Division“ am Siemens-Standort Berlin leitet Dr. Bernd Burbaum Forschungs- und Entwicklungsprojekte als „Advisory Key Expert Joining and Repair“. Als Siemens-Erfinder des Jahres 2017 wurde der Inhaber von 65 Patenten ausgezeichnet für die Entwicklung eines Laserschweißverfahrens für Gasturbinenschaufeln. Bei der Reparatur von kritischen, stark belasteten Gasturbinen-Komponenten hat sich bei Siemens LMD bewährt. „Wir setzen das Laserauftragsschweißen für die strukturelle Reparatur von Heißgaskomponenten ein“, erklärt Burbaum. „Als limitierend empfinde ich die Aufbaurate. Hier gibt es noch Optimierungsbedarf vor allem beim Einsatz an großen Komponenten.“ Bewährt haben sich hier als LMD-Pulver nickelbasierte Superlegierungen mit hohen Anteil an intermetallischen Ausscheidungen (γ'-Phasen).


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