Das Forschungsprojekt „Bionic Aircraft„, das im Rahmen des Horizon 2020 Programms von der Europäischen Kommission gefördert wird, arbeitet an umweltfreundlichem Flugzeugbau mittels Additiver Fertigung.
Additive Fertigung ermöglicht im Flugzeugbau neue Design-Methodologien für ultraleichte Strukturen, flexible und Ressourcen-effiziente Produktion von hochkomplexen Teilen, innovative und Ressourcen-effiziente Lieferketten und Logistikkonzepte für die Produktion, Reparaturen und Ersatzteile sowie für die Wiederverwertung und Enstorgung.
Mit der Einführung von additiv gefertigten Plastikteilen hat Airbus seine ersten Erfolge in der Ersatzteilproduktion in Hinblick auf Ressourceneffizienz und Kostenersparnis verbuchen können. Und Airbus möchte künftig mithilfe von 3D-Druck eine Gewichtsreduktion von über einer Tonne pro Flugzeug erlangen. Um dieses Ziel zu erreichen, müssen Aluminium-3D-Druck und spezifische Designprozesse und Methodologien sowie Lieferketten und Logistik weiterentwickelt und ausgebaut werden.
Bisher konnten bionische Leichtgewicht-Strukturen aus Titanium gefertigt werden, die bis zu 40% weniger wiegen und 10% weniger Produktionsabfälle als die Ausgangsmaterialien erzeugen. Die Einführung einer extrem harten Aluminium-Legierung erhöhte sogar die Gewichtsreduzierung.
Laut SRIA könnten mit der Einführung von Additiver Fertigung die CO² und NOx Emissionen deutlich verringert werden.
CENIT ist Teil des europäischen Forschungsprojekts „BionicAircraft“. Nach erfolgter Konzeptprüfung startet die CENIT aktuell mit der Umsetzung ihres Aufgabenpakets: eines Software-Tool-Sets für automatisiertes bionisches Design.
Gemeinsam mit den Partnern Airbus, der Laser Zentrum Nord GmbH (LZN) und dem Institut für Laser- und Anlagensystemtechnik (iLAS) der TU Hamburg-Harburg arbeitet die CENIT an der Zielsetzung, eine wesentliche Vereinfachung der Produktentwicklung für bionische Leichtbaustrukturen durch eine vereinfachte Designmethodik zu erreichen. Damit adressiert die CENIT eines der wesentlichen Potentiale und Herausforderungen im Zusammenhang mit der additiven Fertigung: Ganz neue Arten von Teilen, die mit den herkömmlichen Fertigungsmethoden nicht herstellbar sind. „Einer der Hauptgründe für die bislang geringe Verbreitung der additiven Fertigung, bzw. des 3D-Drucks, im Flugzeugbau ist der aufwendige Entwurfsprozess, welcher derzeit nicht automatisiert ist und durch eine Reihe von verschiedenen Softwarepaketen ausgeführt werden muss. Für die Datenaufbereitung der 3D-Druck-Maschinen ist ebenfalls spezielle Software erforderlich. Der Konstrukteur muss während des Designprozesses somit zwischen verschiedenen Werkzeugen hin und her wechseln. Das macht den Ablauf zeitintensiv und dadurch teuer“, erklärt Michael Schwartz, Manager für innovative Aerospace Lösungen bei CENIT. „Im Fokus der Arbeit von CENIT steht somit das Ziel, eine wesentliche Vereinfachung des Designprozesses durch die Integration aller 3D-Druck-Design- und Datenvorbereitungsschritte zu einem einzigen Toolset für automatisiertes bionisches Design zu erreichen. Damit tragen wir dazu bei, eine konsistente digitale Prozesskette zu etablieren“, führt er weiter fort.
Betrachtet man die einzelnen Komponenten des für CENIT, Airbus, LZN und iLAS vorgesehenen Aufgabenspektrums, so bilden die Formulierung von Entwurfsrichtlinien der additiven Fertigung, die Entwicklung eines 3D-CAD-Werkzeugsatzes für Catia für bionisches Design sowie die 3D-Druck-Datenaufbereitung inklusive bionisch optimierter Strukturen, die wesentlichen Rahmenpunkte für eine Vielzahl weiterer Teilaufgaben.
Zur Bedeutung des Projekts für die CENIT als Unternehmen und die Luftfahrtindustrie allgemein, erklärt Michael Schwartz: „3D-Druck-Technologien und bionische Strukturen sind ein wichtiger Enabler zur Schaffung von wettbewerbsfähigen und umweltfreundlicheren Luftfahrzeugen in der Zukunft. Wir sind stolz, einen Beitrag in diesem ambitionierten und zukunftsweisenden Projekt leisten zu dürfen.“ Als spannend und wegweisend bewertet er auch die erwarteten Ergebnisse des Projekts: „Wir streben unter anderem eine erhebliche Zeitreduktion für die Gesamtentwicklung von optimierten 3D-Druck-Teilen an sowie ein signifikantes Gewichtseinsparungspotenzial bei Flugzeugen, das zu deutlich reduzierten CO2-Emissionen über die gesamte Einsatzdauer führt“, so Schwartz. Eine Vielzahl weiterer Ergebnisse wird am Ende der dreijährigen Laufzeit des „BionicAircraft“-Projekts erwartet.
