23.04.25 – Rapid.Tech 3D
Mit Additive Manufacturing ins All abheben
Der Flugverkehr befindet sich trotz ökologischer Bedenken im Aufwind. Ebenso nehmen zivile und militärische Missionen ins All zu...
Eine erfolgreiche Anwendung der multidisziplinären Topologieoptimierung und von generativem Design im Bereich der Nanosatellitentechnologie präsentiert das Fraunhofer EMI am Beispiel von ERNST, dem ersten Kleinsatellit zur Unterstützung militärischer Aufgaben in Deutschland. © Fraunhofer EMI
Dafür braucht es innovative und ökologische Lösungen aus der Luft- und Raumfahrtindustrie. Wie Additive Manufacturing (AM) hierfür einen Beitrag leisten kann, ist Gegenstand des Rapid.Tech 3D-Extraforums „Aerospace“ am 13. Mai.
Der erste Versuch muss sitzen
Im Mittelpunkt des 2025er Forums stehen AM-Anwendungen, die innovativ und profitabel zugleich sind. „In der Luft- und Raumfahrt geht es – vereinfacht ausgedrückt – immer darum, mit möglichst geringem Gewicht sowie hoher Funktionsintegration auf kleinstem Bauraum ins Fliegen zu kommen. Die Additive Fertigung kann hier innovative Lösungen bringen, die mit herkömmlichen Technologien nicht machbar sind. Aber: AM muss auch profitabel sein, insbesondere vor dem Hintergrund von erforderlicher Qualifizierung und Zertifizierung. Das bedeutet, dass bei den oftmals sehr geringen Stückzahlen – insbesondere in der Raumfahrt – der erste Versuch sofort sitzen muss. Der Fokus im Forum Aerospace liegt deshalb ganz klar auf Anwendungen, die dem Nutzer einen Mehrwert bieten und das in der Praxis bereits unter Beweis gestellt haben“, erklärt Stephan Eelman. Der Strategieleiter für Europa bei Boeing verantwortet seit 2022 die inhaltliche Ausrichtung des Forums.
Kostengünstigere AM-Bauteile
Wie die additive Fertigung zukünftige Aerospace-Anwendungen vorantreibt, ist bereits Thema der Eröffnungs-Keynote der 21. Rapid.tech 3D direkt vor dem Forum. Dr. Karl-Heinz Dusel von MTU Aero Engines betrachtet ebenfalls Innovations- und Profitabilitätsaspekte. Er zeigt auf, dass insbesondere die Kostenreduktion für 3D-gedruckte Bauteile ein Schlüssel für den breiteren Einsatz von AM in der Luftfahrtindustrie ist und stellt Ansatzpunkte zur Umsetzung vor.
ERNST und Ariane
Der erste Block des Forums nimmt AM-Lösungen für die Raumfahrt in den Fokus. Dr. Aaron Pfaff vom Fraunhofer-Institut für Kurzzeitdynamik, Ernst-Mach-Institut EMI stellt eine erfolgreiche Anwendung der multidisziplinären Topologieoptimierung und von generativem Design im Bereich der Nanosatellitentechnologie am Beispiel von ERNST vor. ERNST ist der erste Kleinsatellit zur Unterstützung militärischer Aufgaben in Deutschland. Seine Infrarotkamera ermöglicht die Detektion von Raketenstarts. Die bei der ERNST-Mission gewonnenen Erkenntnisse fließen in zukünftige Entwicklungen von Nanosatelliten ein.
Mit AM-Bauteilen erfolgreich ins All gestartet ist auch Ariane 6. Bei ihrem Erstflug am 9. Juli 2024 hatte sie einige additiv gefertigte und qualifizierte Komponenten an Bord, die einen technologischen Reifegrad von 9 und damit den Status „flugqualifiziert“ besitzen. Dr. Steffen Beyer von der Ariane Group wird berichten, wie das Projekt wirtschaftlich erfolgreich wurde. Er zeigt das u. a. an der sogenannten Auxiliary Power Unit (APU), hergestellt mittels Laserstrahlschmelzen. Aufgrund des komplexen Designs dieses Hilfsaggregats, das entscheidend zur Vielseitigkeit der Ariane 6-Oberstufe beiträgt, konnte die additive Fertigung ihr volles Potenzial entfalten.
Komponentenfertigung
Im zweiten Block des Forums stehen AM-Anwendungen für die Luftfahrt im Mittelpunkt. Am Beispiel einer additiv gefertigten Hydraulikkomponente zeichnet Svenja Pestotnik von Liebherr-Aerospace den Weg von der Idee über die AM-gerechte Entwicklung, die Auswahl der additiven Herstellungsmethode bis hin zur Luftfahrtzulassung nach und geht auf die Herausforderungen sowie zukünftigen Potenziale ein. Angelika Jedynak von CHESCO zeigt auf, wie es dem Team in Zusammenarbeit mit Rolls-Royce Deutschland gelungen ist, in einer Parameterstudie Brennkammersegmente aus der Legierung Haynes 282 erfolgreich ohne Stützstrukturen zu fertigen. Damit lässt sich die Herstellungskette rund um das Laserschmelzen optimieren, ohne die Stabilität des Druckprozesses und die gewünschte Materialqualität zu beeinträchtigen. Einen Einblick in die Fortschritte der Polymer-AM für die Luft- und Raumfahrt insbesondere unter Nachhaltigkeitsaspekten gibt Erik de Zeeuw von Materialise.
Alt-Flugzeuge sparsamer machen
Wie Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit miteinander einhergehen, zeigt Carsten Holze von Pioneer Aeronautics Innovation (PAI) an einem Beispiel. Zusammen mit Partnern hat PAI die Flügelspitze eines Bestandsflugzeugs aerodynamisch optimiert und an einem Prototypen Gewichtsreduzierungen von über 25 % erreicht. Die Herstellungskosten konnten um die Hälfte gesenkt werden. Zudem lassen sich Kraftstoffeinsparungen von über 10 % realisieren. Möglich wurden diese Resultate durch die Kombination von KI-basierten Analyse- und Optimierungstools mit AM-Fertigungstechniken.
