18.07.2015
Erschienen in: 02/ 2014 FLUG REVUE

Teuer, fest und leichtTitan – unverzichtbarer Werkstoff im Flugzeugbau

Titan ist ein sehr teurer Werkstoff, aber Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und geringes Gewicht machen ihn interessant für den Flugzeugbau. Wer Titan braucht, kommt an TIRus nicht vorbei.

Ziemlich unauffällig ist in einem Frankfurter Industriegelände die VSMPO-TIRus GmbH beheimatet, aber wer einmal hinter die Kulissen dieses Unternehmens blickt, merkt schnell, dass ohne ihre Arbeit kein Airbus in Hamburg oder Toulouse abheben könnte, denn TIRus ist eine Zusammensetzung aus den Wörtern Titan und Russland. VSMPO, der weltweit größte Hersteller von reinem Titan und Legierungen aller Art hat seinen Firmensitz in Jekaterinburg, der viertgrößten Stadt Russlands am Ural, nahe der Grenze zwischen Europa und Asien. 150 Kilometer nördlich war einst auf Weisung der Regierung in Moskau ein Werk zur Titanherstellung aus dem Boden gestampft worden, das heute noch in seiner Ausdehnung und der Produktionskapazität seinesgleichen in der Welt sucht, denn Titan ist wegen seiner Eigenschaften ein strategisch wichtiges Material für die Rüstungsindustrie.

Auch in der Sowjetunion hatte man das frühzeitig erkannt und aus Sicherheitsgründen den kompletten Produktionszyklus unter einem Dach vereinigt, weil die Herstellung kompliziert ist. Titan kommt nämlich nicht in reiner Form vor, sondern nur in Verbindung mit Sauerstoff als Oxid, und auch wenn es das neunthäufigste Element in der Erdkruste ist, so findet man es in der Natur nur in geringer Konzentration. Im sogenannten Rutilsand ist Titandioxid gebunden, und am Ural liegt eines der größten Vorkommen dieses Minerals weltweit.

Der Produktionsprozess jedoch ist energieintensiv, „schmutzig“, weil er ohne entsprechende Vorsichtsmaßnahmen die Umwelt stark belastet, und dementsprechend aufwändig. Zuerst wird das Titandioxid auf chemischem Wege zu Titan(IV)-chlorid umgesetzt und danach mit flüssigem Magnesium reduziert. So erhält man den sogenannten Titanschwamm mit einer Reinheit von 99,7 Prozent. Für die Herstellung von Legierungen für die Endprodukte muss der Schwamm zu guter Letzt im Vakuum-Lichtbogenofen umgeschmolzen werden. Dieser komplizierte Prozess macht das Material recht teuer; der Weltmarktpreis schwankt zwischen 20 und 28 US-Dollar pro Kilogramm. Derzeit liegt er eher im unteren Bereich, aber das kann sich schnell ändern, denn die Nachfrage steigt enorm.

„Haben wir 2011 noch 3214 Tonnen verkauft, so waren es ein Jahr später schon 4845 Tonnen, und in diesem Jahr werden wir 6383 Tonnen absetzen“, berichtet Daniel Senft, Key Account Manager bei TIRus in Frankfurt. Wenn man nur bedenkt, dass das Unternehmen von hier aus die europäischen Airbus-Standorte mit Titanhalbzeugen beliefert, dann kann man sich das dynamische Wachstum vorstellen – allein in einer A350 XWB sind rund acht Tonnen Titanbauteile der verschiedensten Art verbaut, in einer A320 neo sind es auch noch zwei Tonnen. Wenn hier erst mal die Produktion hochläuft, dann haben die russischen Lieferanten gut zu tun.

60 Mitarbeiter arbeiten in den Büros und Lagerhallen von TIRus in Frankfurt, wo in riesigen Regalen bis unters Dach die verschiedensten Halbzeuge abrufbereit liegen, Platten, Stangen, Bleche, Blöcke, in allen Längen und sonstigen Dimensionen, und auf speziellen Transportpaletten sind auch in Folie verpackte Rohlinge für Fahrwerksbeine zu erkennen. Das Material kommt fertig konfektioniert per Lkw direkt aus Russland. Zehn Tage dauert eine solche Fahrt, rund 7000 Dollar kostet die Fuhre. „Der Preis ist immer der gleiche, egal, ob wir 20 Kilogramm oder 20 Tonnen auf der Ladefläche haben“, erläutert Gennadi Neifert, verantwortlich für das Qualitätsmanagement, die Distribution. Also wird das Auto im Werk ordentlich vollgepackt, und erst von Frankfurt aus erfolgt die Verteilung entsprechend der Kundenwünsche.

Neben Airbus stehen unter anderem auch Boeing und Embraer auf der Kundenliste, und sie alle sind mit dem russischen Material äußerst zufrieden; allein der gegenwärtige Liefervertrag hat eine Laufzeit bis zum Jahr 2020. Trotzdem können sich die Lieferanten nicht auf ihren Lorbeeren ausruhen, denn nur durch exakte Einhaltung aller Kundenforderungen bleiben sie ein zuverlässiger Partner für die Luftfahrtindustrie. Die OEMs (Original Equipment Manufacturer) geben nämlich dreidimensionale Konstruktionszeichnungen mit genauer Angabe der Legierung vor und verlangen zertifiziertes Material. „Wir erarbeiten also einen Fertigungsplan und erstellen erste Materialproben“, schildert Gennadi Neifert das komplizierte Verfahren. „Dann führen wir chemische und mechanische Prüfungen durch, testen auf Bruch und Zug, auf Rissausbreitung und Ermüdung und ‚durchleuchten‘ die Teile mit Ultraschall. Schließlich werden die Teile zerschnitten, Materialproben aus dem Inneren entnommen und auch wieder umfangreich getestet.“

Die Protokolle über diese Tests bis hin zur Zulassung sind entsprechend umfangreich, aber wer will schon erleben, dass wegen eines Materialfehlers ein Fahrwerksbein bricht? Fertigungspläne und Materialproben gehen schließlich an den Kunden, und erst, wenn dieser damit zufrieden ist, kann die Serienproduktion beginnen. Die vereinbarte Technologie ist damit praktisch Eigentum beider Seiten, und Abweichungen werden nicht zugelassen. Dementsprechend finden ständig Qualitätskontrollen seitens der Kundenvertreter statt. „Die vielen Audits können schon manchmal nervig sein“, sagt Neifert, „aber Beanstandungen gab es noch nie!“

TIRus ist aber nicht nur Lager- und Versandbetrieb, sondern hat auch eine Produktionsvorstufe übernommen. Viele Kunden brauchen nämlich kleinere Quader in verschiedenen Abmessungen für Schmiedeteile, und dafür stehen in Frankfurt zwei Hochleistungssägen, mit denen Platten erst in Stangen und dann in die gewünschten Blöcke zerteilt werden. Das spart dem Kunden Zeit und Geld. Die Späne werden getrocknet und an andere Metallhersteller verkauft, die das Material eigenen Legierungen, meist im Verbund mit Stahl, zusetzen. 2012 wurden 54 937 dieser ziegelförmigen Blöcke ausgeliefert, gegenüber 3572 noch im Jahre 2009, und auch in diesem Jahr wird die Zahl noch überboten werden.

Die jüngste Investition galt der Anschaffung einer Wasserstrahlschneidemaschine, mit der nun auch kompliziertere Formen aus Blechen und Tafeln geschnitten werden können. Entsprechend gering ist der Abfall in Form von Spänen, denn die Schneidefuge ist nur etwa 0,5 Millimeter dick gegenüber drei Millimetern bei der Säge.

Die beeindruckendste Anlage für die Umformung von Titanteilen steht indessen im Stammbetrieb in Werchnjaja Salda, eine mehrere Stockwerke hohe Schmiedepresse, die mit der Kraft von 75 000 Tonnen aus Zylindern Fahrwerksbeine oder andere komplizierte Bauteile formt. „Woanders werden die aus Einzelteilen verschweißt“, sagt Gennadi Neifert stolz. VSMPO und ihr deutsches Vertriebsunternehmen sind also für alle Kundenwünsche gewappnet.

FLUG REVUE Ausgabe 02/2014

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Matthias Gründer


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