nach oben
maschine+werkzeug 05/2015

»Rund die Hälfte der CNC-Bearbeitungs­zentren in unserer Halle fliegt raus.«

EXTRA Luft- und Raumfahrt

Interview - Flugzeughersteller Airbus möchte für die neue Baureihe A350 WXB viele Teile im 3D-Druck-Verfahren herstellen. Peter Sander aus der F&E-Abteilung erklärt die Vorteile der generativen Fertigung.

Herr Sander, zukünftig sollen in der Flugzeugherstellung bei Airbus die Kabinenhalter (›Brackets‹) aus Titan generativ mit dem Laserschmelzverfahren hergestellt werden. Was sind die Vorteile dieses Verfahrens?

Die größte Motivation im Flugzeugbau ist die Gewichtsreduzierung. Unsere Produkte sind rund 30 Jahre am Himmel, und jedes Kilo, das wir einsparen, verbraucht 30 Jahre keinen Treibstoff. Wir erreichen mit dem 3D-Druck eine Gewichtsreduzierung von 30 bis 55 Prozent. Das ist im Flugzeugbau eine bahnbrechende Entwicklung. Das Bracket, das die Kabinenelemente mit der Struktur verbindet, ist das erste gedruckte Titan-Strukturteil im zivilen Flugzeugbau.

Ist dieser Kabinenhalter schon in Produktion?

Bis Ende des Jahres werden wir die komplette Prozessqualifikation für das Drucken von Titan erfüllen. Ab 2016 werden wir im ersten Schritt 25 verschiedene generativ gefertigte Serienteile aus Metall in die A350 WXB bringen. Wir sind gerade dabei, Teile zu konstruieren. Geht alles nach Plan, folgt 2017 die Prozessqualifikation für 3D-Druckteile aus Aluminium. Bis Ende 2018 wollen wir 30 Tonnen an Metallteilen im Flugzeug pro Monat generativ herstellen das ist eine echte Hausnummer.

Ist das Verfahren denn inzwischen ausgereift genug, um in der Serienproduktion zum Einsatz zu kommen?

In der Anwendung des 3D-Drucks sind wir jetzt tatsächlich so weit, dass das Verfahren für Metallteile in Serie gehen kann. Es gibt keinen Bereich im Flugzeug, den wir nicht auf die Tauglichkeit für den 3D-Druck untersuchen egal ob es sich um Struktur, Halter oder Hydraulikblöcke handelt. Im Kunststoffbereich haben wir schon jetzt über 1000 gedruckte Bauteile in der A350. Das sind in der Regel einfache Halter.

Sind die produzierten Metallteile nur statisch belastete Teile oder handelt es sich dabei auch um dynamisch belastete Teile?

Für statisch belastete Teile haben wir die Prozessqualifikation Ende des Jahres, wobei das genannte Bracket auch dynamisch belastet wird. In diesem Fall muss ich neben der 3D-Druck-Technik, die ich qualifiziert habe, auch noch den Nachweis bringen, dass die dynamische Festigkeit der konstruierten Struktur auch hält.

Wie lange dauern solche Tests?

Solche Tests dauern locker ein halbes Jahr. Man muss erstmal einige Teile bauen und sie der Reihe nach wieder zerstören.

Wie sieht es denn mit der Haltbarkeit der Metallteile aus dem 3D-Drucker aus? Gerade im Flugzeug steht ja Sicherheit an erster Stelle.

Ich werde oft gefragt, ob Teile aus dem 3D-Drucker halten. Mit der entsprechenden Wärme- und Oberflächenbehandlung ist das Teil genauso gut wie ein geschmiedetes. Das haben wir in Tests nachgewiesen. Es muss sich keiner Sorgen machen, dass das Teil nicht hält. Wir kriegen sehr hochwertige Materialergebnisse.

Wo liegen die Herausforderungen im 3D-Druck?

Das Design der Teile ändert sich, da wir sie in der Topologie, sprich im Aufbau, optimieren können. Die müssen dann auch so konstruiert werden, dass sie für das Laserstrahlschmelzen geeignet sind. Dann folgen Tests auf der Maschine. Wir müssen die Teile auf der Maschine auch in einer bestimmten Art und Weise aufbauen und abstützen, um ein vernünftiges Produktionsergebnis zu erhalten. Wir müssen verstehen, wie wir den Bauraum optimal nutzen. Da stehen wir noch ganz am Anfang der Entwicklung.

Was für Bearbeitungsschritte sind noch notwendig, wenn das Teil aus dem 3D-Drucker kommt?

Nachdem das Teil vom 3D-Drucker kommt, hat man einen endkonturnahen Rohling, danach findet eine entsprechende Wärmebehandlung statt. Anschließend kann spanend weiterbearbeitet werden. Bohrungen lassen sich zwar vordrucken, müssen anschließend aber fein ausgebohrt werden. Oder es müssen Lagersitze ausgedreht oder Auflageflächen gefräst oder geschliffen werden. Je nach Werkstoff und Anwendung muss dann auch noch eine Oberflächenbearbeitung stattfinden und ein entsprechender Schutz aufgebracht werden.

Der 3D-Druck gilt zwar als innovativ, jedoch ist das Verfahren noch sehr langsam im Vergleich zu spanabhebenden Verfahren. Das ist nicht gerade ein Argument für die Serienproduktion, oder?

Ich höre das Geschwindigkeitsargument beim 3D-Druck permanent und halte es für einen riesigen Fehler. Vor zwei Jahren hatten Laserschmelzanlagen einen Laser mit 250 Watt. Jetzt gibt es Anlagen mit einem 400-Watt-Laser, der sich sogar nachrüsten lässt. Die neuesten Anlagen arbeiten mit zwei parallelen 400-Watt-Lasern und Großanlagen mit 1-Kilowatt-Laser. Der Trend geht ganz klar zu Anlagen mit mehreren Lasern, und es sind noch höhere Laserleistungen zu erwarten, was auch die Schweißgeschwindigkeit erhöht.

Dennoch vergehen mehrere Stunden…

Wenn Sie vier Laser haben, ist das um den Faktor vier schneller. Experten in dem Bereich gehen zudem davon aus, dass die Druckergeschwindigkeit in den nächsten 10 bis 20 Jahren um den Faktor 100 bis 1000 erhöht wird. Natürlich müssen Sie den Schweißprozess auch beherrschen. Dennoch sind Laserleistung und die Anzahl der Laser der Geschwindigkeitsfaktor.

Im Zusammenhang mit dem 3D-Druck spricht Airbus auch von wirtschaftlichen Vorteilen. Wo liegen diese?

Ein wesentliches Argument für den 3D-Druck ist die Materialeinsparung. Beim Zerspanen entstehen oft bis zu 95 Prozent Späne, die wieder recycelt werden müssen. Im 3D-Druck wird nur ein Bruchteil davon benötigt. Ich gebe Ihnen ein Beispiel: Produziere ich 30 Tonnen Teile, benötige ich 32 Tonnen Titanpulver. In der Zerspanung bräuchte ich dafür 300 Tonnen Titanplatten und habe noch dazu 270 Tonnen verdreckte Spänen zum Einschmelzen. Wir haben auch bei relativ simplen Teilen beim 3D-Druck Kosteneinsparungen durch weniger Material.

Ist die Materialeinsparung das einzige Argument?

Sie haben beim 3D-Druck noch weitere Vorteile. Für ein Werkstück hatten wir beispielsweise in der konventionellen Fertigung 126 Zeichnungsteile und über 80 Verbindungselemente für eine Haltevorrichtung benötigt. Durch die neuen Konstruktionsmöglichkeiten beim 3D-Druck können wir das gleiche Teil in einem Stück drucken. Wir sparen damit die Werkzeuge, die Lagerung, den Montageprozess und haben darüber hinaus noch 50 Prozent Gewicht reduziert.

Ist das Potenzial der Möglichkeiten im 3D-Druck schon ausgeschöpft?

Noch lange nicht. Produkte lassen sich mit dem 3D-Druck völlig neu gestalten. Das werden viele Leute tun, und dann wird man es nutzen, weil sich damit Produkte herstellen lassen, die heute noch keiner hat. Wir müssen die neuen Gestaltungsmöglichkeiten beim Konstruieren aber erst einmal lernen.

Wie lässt sich das Konstruieren lernen?

Wir orientieren uns beispielsweise an der Natur. Wir haben eine Victoria-Seerose aus dem botanischen Garten an der Uni Kiel gescannt, weil diese von einem einzigen Punkt aus eine riesige Fläche stabilisieren kann. Inzwischen bauen wir diese Strukturen nach. Die Strukturen sind sehr effektiv: Wir haben es geschafft, Aluminium-Verkleidungsteile im Landeklappenbereich zu konstruieren und zu drucken, die durch die feinen Rippen genauso leicht wie Kohlefaserteile sind.

Braucht man dann überhaupt noch CFK im Flugzeugbau?

Kohlefaser wird durch den 3D-Druck nicht ersetzt, bekommt aber ernst zu nehmende Konkurrenz. Jeder Werkstoff hat seine Berechtigung. Der Trend geht eher zu einer Hybridbauweise. Wir drucken gewisse Strukturen und ergänzen sie mit Kohlefaser. Bestimmte Teile aus Kohlefaser sind auch noch schlichtweg zu groß, um sie durch den 3D-Druck zu ersetzen. Ein komplettes Flugzeug aus dem 3D-Drucker wird es deshalb nicht geben.

Werden spanabhebende Bearbeitungsverfahren zukünftig überflüssig?

Spanende Bearbeitungsverfahren werden weiterhin ihre Daseinsberechtigung haben, aber nicht mehr in dem Maße. Ich drücke es mal etwas drastisch aus: Rund die Hälfte der CNC-Bearbeitungszentren in unserer Halle fliegt raus und wird durch 3D-Drucker ersetzt. Für die Fertigbearbeitung der endkonturnahen Rohlinge brauchen wir aber weiterhin die Zerspanung. Wir müssen alle Funktionsflächen bearbeiten, eine Wärmebehandlung durchführen und die Oberflächen bearbeiten – wie in der herkömmlichen Metallbearbeitung auch.

www.airbus.com

  • Bild 1: »Rund die Hälfte der CNC-Bearbeitungszentren in unserer Halle fliegt raus.«

    Bild 1: »Rund die Hälfte der CNC-Bearbeitungszentren in unserer Halle fliegt raus.«

  • Bionischer ›Touch‹: Die Kabinenhalter (›Brackets‹) aus Titan kommen bei Airbus zukünftig aus dem 3D-Drucker.

    Bionischer ›Touch‹: Die Kabinenhalter (›Brackets‹) aus Titan kommen bei Airbus zukünftig aus dem 3D-Drucker.

  • Vorbild Victoria-Seerose: Aluminium-Verkleidungsteile für Landeklappen aus dem 3D-Drucker sind durch die feinen Rippen genauso leicht wie Teile aus Kohlefaser.

    Vorbild Victoria-Seerose: Aluminium-Verkleidungsteile für Landeklappen aus dem 3D-Drucker sind durch die feinen Rippen genauso leicht wie Teile aus Kohlefaser.

1 | 0

Anzeige - das nächste Bild wird in Sekunden angezeigt - überspringen

Anzeige - das nächste Bild wird in Sekunden angezeigt - überspringen


Inhaltsverzeichnis
  • 1: »Rund die Hälfte der CNC-Bearbeitungs­zentren in unserer Halle fliegt raus.«
  • 2: Vita
Dokument downloaden
Unternehmensinformation

Airbus Deutschland GmbH

Hünefeldstr. 1-5
DE 28199 Bremen

Diese Beiträge könnten Sie auch interessieren
keine Kommentare
Diesen Artikel kommentieren





Über die Verarbeitung Ihrer personenbezogenen Daten zum Zweck der Kommentierung von Inhalten informiert Sie unsere Datenschutzerklärung.
Aktuelle Videos

Index: Mehrspindeldrehautomat MS22-L mit Langdrehfunktion


Zu den Videos

Newsletter

Sie wollen immer top-aktuell informiert sein? Dann abonnieren Sie jetzt den kostenlosen Newsletter!

Hier kostenlos anmelden

Aktuellen Newsletter ansehen

Basics
Zur Übersicht aller Basics
Suchalert speichern
© Fotolia.com/Zerbor

Wir benachrichtigen Sie per E-Mail über neue Suchergebnisse zu Ihrer Suchanfrage. Speichern Sie hierzu einfach Ihre aktuelle Suchanfrage in Ihrem persönlichen Profil.


So geht's