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 Intelligente Filter für innovative Leichtbaukonstruktionen
08.12.2016 | Technische Universität Bergakademie Freiberg

nachricht Mobile Learning und intelligente Contentlösungen im Fokus
08.12.2016 | time4you 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: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Im Focus: Significantly more productivity in USP lasers

In recent years, lasers with ultrashort pulses (USP) down to the femtosecond range have become established on an industrial scale. They could advance some applications with the much-lauded “cold ablation” – if that meant they would then achieve more throughput. A new generation of process engineering that will address this issue in particular will be discussed at the “4th UKP Workshop – Ultrafast Laser Technology” in April 2017.

Even back in the 1990s, scientists were comparing materials processing with nanosecond, picosecond and femtosesecond pulses. The result was surprising:...

Im Focus: Wie sich Zellen gegen Salmonellen verteidigen

Bioinformatiker der Goethe-Universität haben das erste mathematische Modell für einen zentralen Verteidigungsmechanismus der Zelle gegen das Bakterium Salmonella entwickelt. Sie können ihren experimentell arbeitenden Kollegen damit wertvolle Anregungen zur Aufklärung der beteiligten Signalwege geben.

Jedes Jahr sind Salmonellen weltweit für Millionen von Infektionen und tausende Todesfälle verantwortlich. Die Körperzellen können sich aber gegen die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Einzelne Proteine bei der Arbeit beobachten

08.12.2016 | Biowissenschaften Chemie

Intelligente Filter für innovative Leichtbaukonstruktionen

08.12.2016 | Messenachrichten

Seminar: Ströme und Spannungen bedarfsgerecht schalten!

08.12.2016 | Seminare Workshops