Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Laserstrahl repariert Triebwerkskomponenten - Großes Marktpotenzial für den Flugzeug- und Maschinenbau

01.07.2009
Im Rahmen einer langfristigen Zusammenarbeit mit dem Original Equipment Manufacturer (OEM) Rolls-Royce Deutschland (RRD) in Oberursel hat das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT gemeinsam mit dem Lehrstuhl für Lasertechnik LLT der RWTH Aachen ein innovatives und wirtschaftliches Reparaturverfahren für Triebwerkskomponenten entwickelt.

Die Gewährleistung der Flugsicherheit genießt in der zivilen Luftfahrt oberste Priorität. Eine zentrale Rolle nimmt hier die Funktionsfähigkeit der Triebwerke ein. Für die regelmäßigen und aufwändigen Inspektionen werden sie vollständig demontiert und umfassend gewartet.

Die Triebwerkskomponenten aus speziellen Titan- und Nickelbasislegierungen (Superlegierungen) unterliegen aufgrund extremer Druck- und Temperaturschwankungen einem hohen Verschleiß. Zudem werden sie bei Start und Landung häufig durch angesaugte Fremdkörper beschädigt.

Spezielle Reparaturen, bei denen verschlissenes Material partiell ersetzt werden musste, waren in der Vergangenheit nicht möglich. Bislang nicht instandsetzbare Teile wurden daher komplett durch neue ersetzt, was zum einen extreme Kosten verursacht und zum anderen aufgrund der weltweit geringen Marktverfügbarkeit der Werkstoffe zu Beschaffungsproblemen geführt hat.

Forschern des Fraunhofer ILT und des LLT gelang es, diese Engpässe zu überwinden: Mithilfe des Laserauftragschweiß-Verfahrens ist es nun möglich, diese defekten Triebwerksteile instandzusetzen. "Dabei besteht die Neuerung darin, oxidationsempfindliche Titanwerkstoffe und verzugsempfindliche Komponenten präzise, reproduzierbar und ohne Verzug zu schweißen.", erläutert Dr. Andres Gasser, Projektleiter am Fraunhofer ILT. "Das beim Laserauftragschweißen erzeugte Schmelzbad wird durch eine lokale Gasatmosphäre vor Reaktionen mit der Umgebungsatmosphäre geschützt. Somit kann auf eine kostenintensive geschlossene Prozessgaskammer verzichtet werden." Das Aachener Forschungsinstitut übernimmt die Verantwortung für die vollständige Projekt-abwicklung, von der Verfahrensentwicklung über die Zertifizierung des Verfahrens bis hin zur Installation einer Anlagentechnik zum Laserauftragschweißen beim industriellen Projektpartner.

Bei dieser Technik wird durch den Laserstrahl an der Bauteiloberfläche ein lokales Schmelzbad erzeugt. Mit einer angepassten Pulverzufuhrdüse wird nun ein artgleiches metallisches Pulver eingebracht. Die so entstandene Schicht weist ähnliche mechanische Eigenschaften wie das Bauteil auf. "Eine Schlüsselrolle spielt hierbei ein neu entwickeltes System von Pulverzufuhrdüsen, das den Pulvernutzungsgrad erhöht und die Oxidation der Schichten vermeidet.", erklärt Gerhard Backes, Projektleiter Düsenentwicklung am LLT. Dank ihres modularen Aufbaus und der kompakten Bauweise sind den Anwendungen der Spezialdüsen nahezu keine Grenzen gesetzt. Ein weiterer Vorteil des Laserauftragschweißens im Vergleich zum konventionellen Schweißen liegt im minimierten Bauteilverzug aufgrund der geringen thermischen Belastung, zudem erfolgt das Schweißen defektfrei und endkonturennah.

Parallel zur Prozessentwicklung hat das Fraunhofer ILT eine angepasste Anlage der Firma TRUMPF zum Laserauftragschweißen geliefert, die nun seit rund einem Jahr bei Rolls-Royce Deutschland in Betrieb ist und sich sehr gut bewährt hat. Martin Spallek, Verantwortlicher für Komponenteninstandsetzung bei RRD, zieht Bilanz: "Durch den Einsatz des Instandsetzungsverfahrens verkürzen sich die Zeiten für die Generalüberholung der Triebwerke erheblich bei gleichzeitiger Kostensenkung um rund ein Drittel. Das trägt in hohem Maße zur Steigerung unseres Wettbewerbsvorteils bei."

Das von der Fraunhofer-Gesellschaft gegründete Innovationscluster "Integrative Produktionstechnik für energieeffiziente Turbomaschinen - TurPro" entwickelt dieses Instandsetzungsverfahren für Turbomaschinenkomponenten weiter. Somit wird die Technik auch für stationäre Turbinen nutzbar gemacht und eröffnet neue Perspektiven für die allgemeine Triebwerkstechnik und langfristig auch für den gesamten Maschinenbau. Ein nachhaltiger Beitrag zur Sicherung des Hochlohnstandortes Deutschland!

Ansprechpartner im Fraunhofer ILT
Für Fragen stehen Ihnen unsere Experten zur Verfügung:
Dr.-Ing. Andres Gasser
Abteilung Oberflächentechnik
Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT
Telefon +49 241 8906-209
andres.gasser@ilt.fraunhofer.de
Dipl.-Ing. Gerhard Backes
Lehrstuhl für Lasertechnik der RWTH Aachen
Telefon +49 241 8906-410
gerhard.backes@ilt.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT
Steinbachstraße 15
52074 Aachen
Tel. +49 241 8906-0
Fax. +49 241 8906-121

Axel Bauer | Fraunhofer Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.ilt.fraunhofer.de
http://www.ilt.fraunhofer.de/ger/100031.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Maschinenbau:

nachricht Stresstest über den Wolken
21.06.2017 | Hochschule Osnabrück

nachricht 3D-Druck im Mittelstand etablieren
20.06.2017 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Im Focus: Die Schweiz in Pole-Position in der neuen ESA-Mission

Die Europäische Weltraumagentur ESA gab heute grünes Licht für die industrielle Produktion von PLATO, der grössten europäischen wissenschaftlichen Mission zu Exoplaneten. Partner dieser Mission sind die Universitäten Bern und Genf.

Die Europäische Weltraumagentur ESA lanciert heute PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of stars), die grösste europäische wissenschaftliche Mission zur...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

„Fit für die Industrie 4.0“ – Tagung von Hochschule Darmstadt und Schader-Stiftung am 27. Juni

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Radioaktive Elemente in Cassiopeia A liefern Hinweise auf Neutrinos als Ursache der Supernova-Explosion

23.06.2017 | Physik Astronomie

Dünenökosysteme modellieren

23.06.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Makro-Mikrowelle macht Leichtbau für Luft- und Raumfahrt effizienter

23.06.2017 | Materialwissenschaften