Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

ILA: Produktionstechnik für effizientere Flugzeugtriebwerke

13.05.2014

Flugzeuge sollen effizienter werden – dieser Punkt steht beim Design von Triebwerken im Vordergrund.

Allerdings müssen sich die Ingenieure bei dem Entwurf der Bauteile auch danach richten, ob sich diese wirtschaftlich herstellen lassen. Eine neue Prozesskette schafft nun mehr Freiräume und ermöglicht bessere Produktions- und Reparaturprozesse. Auf der Messe ILA Berlin Air Show vom 20. bis 25. Mai präsentieren Aachener Fraunhofer-Forscher verschiedene Bauteile, die sie mit Hilfe von neuen Technologien hergestellt oder repariert haben (Halle 6, Stand 6212).


Spanende Nachbearbeitung generativ gefertiger Bauteile.

© Fraunhofer ILT


Die Triebwerke lassen sich einfacher und schneller montieren, wenn die einzelnen Bauteile bereits sechs Schaufeln umfassen anstatt wie bisher lediglich zwei.

© Fraunhofer IPT

In Zukunft, so Prognosen, wird der Flugverkehr weiterhin zunehmen. Um die Umwelt dennoch nicht über Gebühr zu belasten, sollen die Jets mit weniger Kerosin ans Ziel kommen und somit auch weniger Schadstoffe ausstoßen. Auch ihre Herstellung soll material- und ressourcenschonender werden.

Völlig frei im Design

Beim Design von Triebwerkskomponenten mussten die Ingenieure bisher vor allem darauf achten, dass die entworfenen Bauteile sich fertigen lassen. Das Motto lautete: »Design for Manufacture«. »Wir können dieses Paradigma nun umdrehen und statt Gestalten für die Fertigung `Manufacture for Design` anbieten«, sagt Dr. Ingomar Kelbassa, Abteilungsleiter am Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT. Das heißt: Die Wissenschaftler können Bauteile produzieren, die sich bisher nicht fertigen ließen.

Möglich ist das beispielsweise mit Selective Laser Melting (SLM). Das Verfahren funktioniert so: Wissenschaftler steuern einen Laserstrahl über ein Pulverbett und zeichnen dort die Form des Bauteils nach. Da, wo der Laser auf das Pulver trifft, schmilzt es zunächst und erstarrt dann zu einer festen Masse. Schicht für Schicht entsteht so das Bauteil. Bislang werden die Teile durch Fräsen hergestellt. Das ist natürlich mit viel Materialverlust verbunden, außerdem gibt es Einschränkungen bei der Fertigung bestimmter Geometrien.

Die Forscher arbeiten jetzt gemeinsam mit ihren Kollegen vom Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT daran, das Verfahren in eine durchgängige Prozesskette zu integrieren. Um zu verdeutlichen, was die neuartige Prozesskette leisten kann, haben sie einen Schaufelcluster produziert, der aus sechs Doppelschaufeln besteht. Bisher ließen sich die Schaufeln für Turbinen nur paarweise als Twinblades herstellen. Nun kann man sie wesentlich einfacher und schneller montieren.

Die Experten haben auch den Fuß des Schaufelclusters, den sie auf der Messe zeigen, optimiert: Dieser war bisher herstellungsbedingt massiv, nun ist erstmals eine Wabenstruktur möglich. Das gesamte Bauteil wird dadurch um etwa 30 Prozent leichter. »Wir kombinieren Fräsen und SLM miteinander«, verdeutlicht Dr. Thomas Bergs, geschäftsführender Oberingenieur am IPT. Die Forscher vergleichen zum einen, wie leistungsstark die einzelnen Verfahren sind, und zum anderen, ob sie eine erweiterte Design-Freiheit bieten – und damit mehr Möglichkeiten, die Effizienz des Triebwerks zu erhöhen.

Die Forschungsarbeiten sind ein Teilprojekt des Innovationsclusters AdaM, kurz für »Adaptive Produktion für Ressourceneffizienz in Energie und Mobilität«: Darin bündeln die Fraunhofer-Institute IPT und ILT sowie 21 Industriepartner ihre Kompetenzen. Das Ziel liegt darin, neue Konzepte für Turbomaschinen – unter anderem für Triebwerke – technisch umzusetzen, so dass sie Energie effizienter nutzen. Weiterhin sollen CO2-Emissionen gesenkt und Ressourcen geschont werden.

Auch die Reparatur gehört zum Lebenszyklus

Betrachtet man den Lebenszyklus einer Turbinenschaufel, so stehen nach einiger Zeit Reparaturen an. Im Innovationscluster AdaM haben die Forscher sich daher auch der Instandsetzung und -haltung von Triebwerkschaufeln gewidmet: Mussten die Techniker diese Schaufeln bisher von Hand reparieren, ist der Prozess nun komplett automatisiert. »Wir konnten die Bearbeitungszeit damit mindestens halbieren. Und was noch wichtiger ist: Das Verfahren ist reproduzierbar und die Qualität der Reparatur gesichert«, sagt Bergs.

Ein wichtiger Schritt hin zur Automatisierung war die Entwicklung des »CAx-Framework«: Diese Software erlaubt es, alle verschiedenen Reparatur-Technologien von einer Plattform aus zu bedienen. CAx steht dabei für Computer aided x, was übersetzt computerunterstützt heißt. Das »x« steht für die einzelnen Technologien der Produktion. Eine beschädigte Schaufel wird zunächst messtechnisch erfasst. Eine Fräsmaschine bearbeitet den Defekt, anschließend baut ein Laser die Schaufel Schicht für Schicht mittels SLM wieder auf. Für Gasturbinen haben die Forscher dieses Verfahren bereits umgesetzt, nun konnten sie es auch auf Triebwerkschaufeln ausweiten.

Auf der Messe ILA zeigen die Forscher sowohl eine etwa sechs Zentimeter große reparierte Helikopterschaufel als auch die drei Meter lange Schaufel einer Transall-Maschine. Weiterhin stellen sie neue Herstellungsverfahren für blade integrated disks, kurz Blisk, vor: Hierbei handelt es sich um hochbeanspruchte Verdichterstufen, deren einzelne Schaufeln aus einem Stück herausgefräst wurden. Das Ergebnis sind aerodynamisch verbesserte und leichtere Bauteile.

Weitere Informationen:

http://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2014/Mai/produktionstechn... Presseinformation und Ansprechpartner
http://www.fraunhofer.de/de/veranstaltungen-messen/messen/ila2014.html Fraunhofer auf der ILA

Marion Horn | Fraunhofer-Gesellschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Messenachrichten:

nachricht Effizienz steigern, Kosten senken!
17.08.2017 | Rittal GmbH & Co. KG

nachricht Maßgeschneiderte Lösungen für APos-Maschinen: Kamerasystem Keyence CV-X100
11.08.2017 | Heun Funkenerosion GmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Messenachrichten >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

European Conference on Eye Movements: Internationale Tagung an der Bergischen Universität Wuppertal

18.08.2017 | Veranstaltungen

Einblicke ins menschliche Denken

17.08.2017 | Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Eine Karte der Zellkraftwerke

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Computer mit Köpfchen

18.08.2017 | Informationstechnologie