Triebwerke aus dem Drucker?

Blitzschnell zuckt die Laserflamme über die Arbeitsplatte. Für wenige Sekunden lässt sich im Pulverbett die Grundform des zu erstellenden Bauteils erahnen – quasi wie in einem Drucker, bis die Maschine eine neue Metallpulverschicht aufträgt. In diesem sogenannten additiven Verfahren verschmilzt ein Laser Schicht für Schicht mit einer Dicke von nur 20 bis 40 Mikrometern, bis ein fertiges Bauteil entsteht. Zuvor hat ein Computerprogramm ein 3D-Modell in entsprechende Schichten zerlegt. Als einer der ersten Triebwerkshersteller produziert MTU Aero Engines ein solches Bauteil in Serie: Ab 2015 fliegt der Getriebfan PW1100G-JM am Airbus A320neo mit im additivem Verfahren hergestellten Boroskopaugen. „Mit dem additiven Verfahren können wir die Herstellkosten im zweistelligen Prozentbereich reduzieren“, sagt MTU-Technik-Vorstand Dr. Rainer Martens. 

Bei dem aktuellen Teil handelt es sich um eine Öffnung an der Seite der Niederdruckturbine, durch die eine Boroskopkamera zur Inspektion eingeführt werden kann. „Dies ist ein relativ unkritisches Bauteil, weil unser Hauptaugenmerk zunächst auf der Etablierung der Fertigungstechnologie liegt“, erklärt Dr. Karl-Heinz Dusel, Leiter Rapid Technologies bei der MTU. Die neue Herstellungsart bietet viele Möglichkeiten, um Teile leichter und einfacher zu machen. Anfang nächsten Jahres testet die MTU einen Triebwerksdemonstrator mit einem im additiven Verfahren hergestellten Verdichterring mit integrierten Honigwaben. 

Gleichzeitig verkürzt das Verfahren laut Dr. Martens die Entwicklungsdauer neuer Antriebe. „Wir haben heute eine Entwicklungszeit von etwa zwei bis 2,5 Jahren bis zum ersten Testtriebwerk; das sollte sich auf 1,5 bis zwei Jahre reduzieren.“ In etwa zehn Jahren könnten sogenannte bionische Bauteile serienreif sein, die sich in ihrer Auslegung am biologischen Knochenbau orientieren. „Wenn man völlig frei in der Formgestaltung ist, wird die Geometrie lediglich von der Belastung des Bauteils geleitet“, sagt Dr. Martens. Solche Teile könnten bis zu 50 Prozent leichter sein. Der Ingenieur hat hohe Erwartungen an das Verfahren: „Wir glauben, dass sich  etwa ein Drittel der Bauteile eines Triebwerks auf diese Weise herstellen lässt.“ Die MTU erwägt daher sogar ein eigenes Werk. Bis es so weit ist, liegen allerdings noch einige Herausforderungen vor den Technikern. Die notwendige Prozesstabilität und die geforderten Festigkeitseigenschaften müssen sichergestellt und die Aufbauraten der Maschinen erhöht werden. Außerdem müssen sich die Unternehmen mit den Luftfahrtbehörden über die Zulassung abstimmen. 

FLUG REVUE Ausgabe 06/2014