{"id":59316,"date":"2024-10-22T00:01:51","date_gmt":"2024-10-21T22:01:51","guid":{"rendered":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/?p=59316"},"modified":"2024-10-18T14:12:30","modified_gmt":"2024-10-18T12:12:30","slug":"gruene-luftfahrt-durch-additive-fertigung-221020241","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/gruene-luftfahrt-durch-additive-fertigung-221020241\/","title":{"rendered":"Gr\u00fcne Luftfahrt durch additive Fertigung"},"content":{"rendered":"

Im Anfang stand die Frage, und zwar: \u201eWie kann Luftfahrt gr\u00fcner gestaltet werden?\u201c<\/em> Gleich darauf schie\u00dft Luke Sch\u00fcller, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer ILT, in einem Vortrag mit der Antwort hinterher: Es w\u00fcrde strenge politische Vorgaben zum Klimaschutz brauchen, die Leichtbau, 3D-Druck und neue Werkstoffe erfordern. Um auf die stringenten neuen EU-Verordnungen zu reagieren, forscht das Fraunhofer ILT in Aachen an mehreren Ecken und Enden, um das Ziel einer nachhaltigen und \u201egr\u00fcnen\u201c Luftfahrt und Raumfahrt<\/a> zu erm\u00f6glichen. Ein neues EU-Weltraumgesetz (EUSL) mit Vorgaben zur Nachhaltigkeit von Weltraumaktivit\u00e4ten und die ReFuelEU Aviation-Verordnung schreiben konkrete Regeln und Absichten vor. Letztere zielt darauf ab, die Luftfahrtemissionen bis 2050 um 60 Prozent im Vergleich zu 1990 zu reduzieren. Die aktuellen Forschungen am Fraunhofer-Institut k\u00f6nnten dazu einen Beitrag leisten.<\/p>\n

Gr\u00fcne Luftfahrt durch LPBF-Druck und Materialien f\u00fcr Wasserstofftriebwerke<\/h3>\n

Kernelement ist, wie Sch\u00fcller erw\u00e4hnte, der 3D-Druck mit leistungsstarken Werkstoffen. Bei der additiven Fertigung<\/a> werden vorrangig nur die Mengen an Material verwertet, die f\u00fcr das endg\u00fcltige Bauteil n\u00f6tig sind. Dadurch l\u00e4sst sich eine positive \u00d6ko-Bilanz erzielen und eine relevante Kostenreduktion. Au\u00dferdem lassen sich durch additive Fertigungsverfahren komplexe Geometrien umsetzen, die in traditionellen Verfahren wie dem Schmieden und Gie\u00dfen nicht erzielt werden k\u00f6nnen. Am Fraunhofer ILT konzentrieren sich die Forscher im Rahmen der Initiative TIRIKA (Technologien und Innovationen f\u00fcr eine ressourcenschonende, klimafreundliche Luftfahrt) des Bundesministeriums f\u00fcr Wirtschaft und Klimaschutz daher auf den LPBF<\/a>-Druck. Dieses Verfahren erm\u00f6glicht die Herstellung von hochfesten, leichten, widerstandsf\u00e4higen Teilen, die den Anforderungen der Luftfahrt gerecht werden.<\/p>\n

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Bild: Fraunhofer ILT, Aachen \/ Ralf Baumgarten<\/p><\/div>\n

Die Luftfahrt von morgen setzt auf eine effiziente Nutzung von Wasserstoff als Energietr\u00e4ger. Um Wasserstoffantriebe zu fertigen, braucht es aber Komponenten aus daf\u00fcr geeignetem Material. Sicher spielen komplexe, optimierte Designs und Leichtbau bei der Fertigung von Endteilen eine Rolle, es kommt aber auch auf das Material an. Die Fachleute des Fraunhofer ILT haben mit Materialherstellern zusammengearbeitet, um spezielle Pulver zu entwickeln, die sich an den Bed\u00fcrfnissen der Luftfahrt orientieren. Diese Werkstoffe wurden anschlie\u00dfend im LPBF-Verfahren getestet und nach verschiedenen Pr\u00fcfverfahren validiert. Aluminiumlegierungen<\/a> taten sich als besonders geeignete Kandidaten hervor, sind sich doch leicht, fest und widerstandsf\u00e4hig gegen\u00fcber Wasserstoff.<\/p>

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Wie werden Bauteile f\u00fcr die Luftfahrt gr\u00fcner?<\/h3>\n

Komponenten in nachhaltigen Verfahren f\u00fcr eine gr\u00fcne Luftfahrt zu fertigen ist erst der erste Streich. Doch der zweite folgt zugleich! Neben dem ressourcenschonenden LPBF-Druck mit geeigneten Werkstoffen setzen die Forscher des Fraunhofer ILT auch direkt beim Herstellungsprozess an und streben danach, den Workflow nachhaltiger zu machen. Das Life Cycle Assessment unterst\u00fctzt dabei, indem es den gesamten Lebenszyklus eines Bauteils evaluiert \u2013 von Fertigung bis zur Entsorgung. \u201cDas Life Cycle Assessment ist f\u00fcr uns ein unverzichtbares Instrument, um die Umweltwirkungen von Produkten \u00fcber ihren gesamten Lebenszyklus hinweg zu bewerten und nachhaltige Alternativen zu identifizieren<\/em>\u201d, sagt Dr. Tim Lantzsch, Leiter der Abteilung Laser Powder Bed Fusion am Fraunhofer ILT.<\/p>\n

Entscheidend f\u00fcr die Evaluierung sind pr\u00e4zise Daten anhand derer Anlaufprozesse gestaltet werden k\u00f6nnen, die Qualit\u00e4tskontrolle erfolgt, ein Kostenmanagement erm\u00f6glicht wird, Energie und Ressourcen getrackt werden und auch Prozessoptimierung und Transparenz<\/a> stattfinden. Dem ILT ist es beispielsweise m\u00f6glich, durch eine pr\u00e4zise Sensorik den Fertigungsprozess zu \u00fcberwachen. Die Sensorik stellt 0,4 Millimeter gro\u00dfe Artefakte im Pulverbett und im Schmelzprozess fest. Der Herstellungsprozess kann anhand dieser Daten unterbrochen und angepasst werden. Dadurch verbessert sich die Produktionseffizienz und auch nachfolgende Pr\u00fcfungen k\u00f6nnen auf ein Minimum reduziert werden. Ergebnisse der LCA-Analysen haben gezeigt, dass der \u00f6kologische Fu\u00dfabdruck von AM gegen\u00fcber traditionellen Fertigungsmethoden deutlich geringer ausf\u00e4llt, auch wenn w\u00e4hrend des LPBF-Prozesses ein hoher Energieaufwand n\u00f6tig ist.<\/p>\n

Additiv gefertigte Teile und Reparaturen k\u00f6nnen so den Weg zu einer gr\u00fcnen Luftfahrt ebnen. Aus diesem Grund stehen additive Verfahren im Mittelpunkt von immer mehr Initiativen und Projekten, nicht zuletzt, da sich Luft- und Raumfahrtunternehmen dadurch einen internationalen Vorteil versprechen. Im Rahmen des EU-Projekts ENLIGHTEN (European iNitiative for Low cost, Innovative & Green High Thrust ENgine Projekt) von der Ariane-Gruppe besch\u00e4ftigen sich 18 Partner aus unterschiedlichen L\u00e4ndern Europas mit der Entwicklung von Raketenantrieben, welche durch Bio-Metahn und Wasserstoff angetrieben werden sollten. Auch hier haben die Froscher des Fraunhofer ILT ihre H\u00e4nde im Spiel.<\/p>\n

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Durch Laserauftragschwei\u00dfen (LMD) fertigt das Fraunhofer ILT schnell und kosteng\u00fcnstig Antriebsd\u00fcsen f\u00fcr die n\u00e4chste Raketengeneration des Ariane-Programms. (Bild: ESA\/CNES\/Arianespace)<\/p><\/div>\n

Um umweltfreundliche und kostengr\u00fcnstige Raketenkomponenten<\/a> zu schaffen, setzen die Fachleute auf Laserauftragschwei\u00dfen (Laser Material Deposition, LMD). Das Verfahren zeichnet sich durch Effizienz und Pr\u00e4zision aus, auch dann, wenn feine und anspruchsvolle Teile gefertigt werden m\u00fcssen. \u201cDas Besondere ist, dass wir durch LMD die Geschwindigkeit und Wirtschaftlichkeit bei der Herstellung neuartiger Raketend\u00fcsen drastisch verbessern<\/em>\u201d, erkl\u00e4rt Min-Uh Ko, Gruppenleiter Additive Fertigung und Reparatur LMD am Fraunhofer ILT, und f\u00e4hrt fort: \u201cDas untersuchte Design verf\u00fcgt \u2013 abgesehen von seinem gro\u00dfen Bauraum \u2013 \u00fcber au\u00dfergew\u00f6hnlich filigrane und d\u00fcnnwandige K\u00fchlkan\u00e4le, die mit konventionellen Fertigungsrouten nur unter gro\u00dfem Aufwand realisiert werden k\u00f6nnen.<\/em>\u201d<\/p>\n

LMD soll die Projektteilnehmer bis Oktober 2025 zum Ziel f\u00fchren, n\u00e4mlich der Herstellung einer D\u00fcse f\u00fcr die n\u00e4chste Generation an Ariane-Raketen. Ausschlaggebend daf\u00fcr sind das prozesssichere und geregelte Verfahren und die Qualit\u00e4tssicherung der Teile, um den Prozess in die Serienfertigung zu f\u00fchren. Min-Uh Ko erkl\u00e4rt: \u201cWenn wir das Verfahren und den Demonstrator erfolgreich entwickelt haben, markiert das einen Durchbruch. Mit unseren Ergebnissen k\u00f6nnen wir die Industrie dazu bef\u00e4higen, als Zulieferer f\u00fcr die Luft- und Raumfahrtindustrie k\u00fcnftig auf ihren eigenen Anlagen via LMD ebenso gro\u00dfe, komplexe und filigrane Strukturen herzustellen<\/em>.\u201d Die Entwicklung soll dazu f\u00fchren, die Prozessschritte, welche bei herk\u00f6mmlichen Verfahren an verschiedenen Standorten erfolgen, zu zentrieren und runterzubrechen. Einzelne Schritte sollten wegfallen, wodurch sich Ressourcen und Zeit sparen lassen. Auch dies ist ein wertvoller Ansatz hin zur gr\u00fcnen Luftfahrt und verantwortungsvollen Raumfahrt. Mehr zu den T\u00e4tigkeiten des Fraunhofer ILT erfahren Sie HIER<\/a>.<\/p>\n

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Links: LDM-Verfahren, rechts: LPBF-Verfahren (Bild: Fraunhofer ILT, Aachen \/ Ralf Baumgarten).<\/p><\/div>\n

Was halten Sie von Forschungen des Fraunhofer ILT f\u00fcr eine gr\u00fcne Luftfahrt? Lassen Sie uns dazu einen Kommentar da, oder teilen Sie es uns auf Facebook<\/a>\u00a0oder\u00a0LinkedIN<\/a>\u00a0mit. M\u00f6chten Sie au\u00dferdem eine Zusammenfassung der wichtigsten Neuigkeiten im 3D-Druck und der Additiven Fertigung direkt und bequem in Ihr Postfach erhalten? Dann registrieren Sie sich jetzt f\u00fcr unseren\u00a0w\u00f6chentlichen Newsletter<\/a>.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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