Metallbasierte additive Fertigung in der Luft- und Raumfahrt

Flugzeugtriebwerkshersteller gehören zu den frühen Anwendern der metallbasierten additiven Fertigung. Erfahren Sie wie ASCO mittels lasergestützer Fertigung von Bauteilen eine Gewichtsreduktion von 31% erreicht und das Buy-to-Fly-Ratio von 17 auf 1,5 sinkt.

ASCO Industries n.v.

ASCO, ein belgisches Luftfahrtunternehmen mit Sitz in Brüssel, ist ein weltweit anerkann- ter Marktführer für die Entwicklung von High-Lift-Systemen sowie für die Bearbeitung von hochfesten Stählen, Titan und Aluminiumlegierungen. ASCO ist auch für seine umfangreichen Kompetenzen bei Herstellungs- und Montageverfahren bekannt, die es ermöglichen präzise und kostengünstige Lösungen für Fahrwerke und Strukturelemente für Rumpf und Triebwerk zu entwickeln.



Herrausforderung: AFLoNext Projekt

Die in dieser Fallstudie beschriebene Arbeit und die zu diesen Ergebnissen führende Forschung wurden über das siebte Rahmenprogramm der Europäischen Union FP7/2007-2013 im Rahmen der Fördervertragsnummer 604013, AFLoNext-Projekt, unterstützt.

 

Strukturbauteil für eine Krügerklappe

Das Gooseneck Bracket ist ein Strukturbauteil der Mechanik für eine Krügerklappe und wurde von ASCO im Rahmen des AFLoNext Projekts entworfen. Krügerklappen werden als Alternativen für Slats an den Anströmkanten von Flugzeugen verwendet. Das Bracket funktioniert als Scharnier zwischen der Krügerklappe und der Flügelstruktur.

Die elegante Form ist das Ergebnis strenger räumlicher Einschränkungen und hoher Schnittstellenlasten. Das Bracket wurde ursprünglich von ASCO für die konventionelle  Bearbeitung in hochfestem korrosionsbeständigem Stahl mit einem Gewicht von 2.005 g  konstruiert.  Das Selective Laser Melting Verfahren kam zur Herstellung dieser Komponente zum Einsatz, da das konventionell hergestellte Bauteil schwer zu bearbeiten war und eine hohe Buy-to-Fly-Ratio hatte.

 

SLM-Lösung: Gemeinsames Optimierungsprojekt

Im Laufe dieses Optimierungsprojekts haben sich ASCO und SLM Solutions für einen gemeinsamen Ansatz entschieden, um das beste Design für das neue Gooseneck Bracket zu erzielen. Anwendungsingenieure von SLM Solutions waren an der Überprüfung verschiedener Designschritte beteiligt, um die Herstellbarkeit zu gewährleisten. Die Twin-Lasertechnologie der SLM Maschinen hat dazu beigetragen, dass die Bauzeit von 82 Stunden auf 48 Stunden reduziert werden konnte. SLM ist es gelungen einen Prozess aufzusetzen, der die thermischen Spannungen im Bauteil erfolgreich begrenzt hat.

 

Redesign des Gooseneck Brackets

Da der Mehrwert der lasergestützten Fertigung klassisch konstruierter Bauteile gering ist, wurde ein Redesign des Gooseneck Brackets für die additive Herstellung mittels Topologieoptimierung vorgenommen. Ziel der  Optimierung  war  es,  das  Gewicht zu minimieren und dabei die notwendige Festigkeit zu erreichen, um den im AFLo-Next-Projekt definierten aerodynamischen Lasten standzuhalten. Darüber hinaus wurden zwei weitere Komponenten integriert, wodurch eine Verringerung der Gesamtmontagezeit erzielt werden konnte. Das optimierte Gewicht des neuen Bauteils beträgt 1.416 g (gegenüber 2.050 g), was eine Gewichtsreduzierung von 31 % bedeutet.

 

Verbesserung der Buy-to-Fly-Ratio

Die Buy-to-Fly-Ratio des konventionell gefertigten Bauteils liegt bei circa 17, wohingegen die Buy-to-Fly-Ratio bei der SLM Version auf 1,5 sinkt (dies schließt die Stützstrukturen sowie das Material zur Nachbearbeitung des Bauteils mit ein).

 

Reduzierung der Bearbeitungszeit

Die Bearbeitungszeit des konventionell gefertigten Bauteils betrug etwa 4,5 Stunden. Bei dieser neuen im SLM Verfahren hergestellten Version sind nur noch wenige Schnittstellen zu bearbeiten.

Weitere Informationen
Produktgruppen:
Equipment additive Fertigung
    Pulverbettverfahren Metall und Keramik (SLM, EBM, etc.)

Anwendungsbereich:
Mobilität (Automobil, Luft- und Raumfahrt)

Ihre Kontaktperson für diesen Showcase
Foto von  Michel Godel

Michel Godel

Urma AG

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