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Triebwerk aus dem Drucker

Serientriebwerke mit 3D-Druck

Das additive Fertigungsverfahren findet aufgrund seiner vielfältigen Möglichkeiten auch im Triebwerksbau zunehmend Anwendungen.

Automatisch vom Computer gesteuert, schmilzt ein Laser oder Elektronenstrahl in Sekundenschnelle Metallpulver und baut so Schicht für Schicht komplexeste Bauteile auf. 

Die Getriebefan-Familie von Pratt & Whitney besitzt mehrere im additiven Verfahren hergestellte Komponenten. Foto und Copyright: Pratt & Whitney

Was früher als Science-Fiction gelten konnte, ist heute in der Luft- und Raumfahrt fast schon alltäglich: Das additive Fertigungsverfahren erlaubt eine schnellere und damit günstigere Herstellung von komplizierten Teilen. Die Dicke einer Pulverschicht kann so gering wie ein Fünftel eines menschlichen Haares sein. Auf diese Art werden ganz neue Formen möglich. Ingenieure von GE Aviation haben vor kurzem sogar ein funktionsfähiges Strahltriebwerk im Miniaturformat fast komplett aus 3D-gedruckten Teilen gebaut; das Triebwerk läuft mit 33 000 Umdrehungen pro Minute.

Derzeit befinden sich die ersten Triebwerke mit additiv hergestellten Teilen in der Erprobung. So fliegt der LEAP-Antrieb von CFM mit 19 additiv produzierten Einspritzdüsen für die Brennkammer. Sie entstehen nun aus einem Teil und müssen nicht wie bisher aus 20 einzelnen Komponenten zusammengefügt werden. Für die Serienfertigung hat GE ein neues Werk in Auburn, Alabama, errichtet. Konkurrent Pratt & Whitney verwendet in der Getriebefan-Familie per Laseraufschmelzung erschaffene Leitschaufeln im Verdichter und Klammern, die mit Hilfe eines Elektronenstrahls erzeugt werden. Beim PW1100G-JM steuert MTU Aero Engines Boroskopaugen bei.

Das etwa faustgroße Teil wird in das GE90-94B nachgerüstet. Foto und Copyright: GE Aviation

Auch die anderen Triebwerksunternehmen sehen viel Potenzial: Snecma baut schon Leitschaufeln im Hochdruckverdichter des Silvercrest-Antriebs ein, und Rolls-Royce will ein Gehäuse mit einem Durchmesser von 1,5 Metern in einem Trent XWB-97 im Flug erproben. Diese Komponente soll zwar nicht in Serie gehen, setzt aber neue Maßstäbe in der Größe von additiv hergestellten Einheiten. Dennoch steht diese Technologie erst am Anfang. In der Zukunft könnten auch bionische Teile nach dem Vorbild der Natur entstehen und so für noch leichtere, zugleich widerstandsfähige Antriebe sorgen.

Das additive Fertigungsverfahren beschränkt sich nicht nur auf neue Triebwerke. Vor kurzem hat GE Aviation die FAA-Zulassung für das auf diese Art hergestellte Gehäuse eines Temperatursensors im Verdichter erhalten. Das etwa faustgroße Teil wird in das GE90-94B nachgerüstet. Die Entwicklung und Zulassung erfolgte innerhalb weniger Monate. Mit dem traditionellen Gießverfahren hätte
der Prozess laut GE Jahre gedauert.

FLUG REVUE Ausgabe 07/2015

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