Innovation für effizientere Flugzeugtriebwerke
Adaptive Produktionstechnik
Der Flugzeugverkehr steigt auch in Zukunft drastisch weiter. Flugzeugtriebwerke sollen deswegen effizienter werden, doch Ingenieure müssen sich bei dem Design der Bauteile vor allem danach richten, ob sich diese wirtschaftlich herstellen und reparieren lassen. Fraunhofer-Forscher haben einen Weg gefunden.
Bis zum Jahr 2032 verdoppelt sich nach Prognosen durch das weltweite Bevölkerungswachstum die Zahl der Flugzeuge auf 37 000 Stück. Globale Klimaschutzziele verstärken dabei zusätzlich den Innovationsdruck: Jets sollen mit weniger Kerosin ans Ziel kommen und weniger Schadstoffe ausstoßen. Vor allem Triebwerkshersteller sind deshalb in der Pflicht, noch effizientere und emissionsärmere Triebwerke zu marktfähigen Preisen anzubieten.
Zukünftige Prozessketten müssen daher flexibel und vielseitig sein. Die Forscher des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnologie IPT und des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT entwickelten eine durchgängige Prozesskette zur Fertigung und Reparatur von Turbomaschinenkomponenten.
Exemplarisch wird die Prozesskette zur Fertigung einer mehrstufigen BLISK von dem Schmiederohteil bis zur mechanischen Endbearbeitung betrachtet. Durch die flexible Gestaltung der Prozesskette kann diese auch für die Reparatur des Bauteils eingesetzt werden. Dazu wurde ein neues, anpassungsfähiges Spannsystem zur Bauteilreferenzierung und Stabilisierung von Schaufeln entwickelt.
Damit wird einerseits die mechanische Bearbeitung dünnwandiger Strömungsbauteile bei noch höheren Schnittgeschwindigkeiten mit den gewünschten Oberflächengüten ermöglicht. Andererseits dient das Spannsystem als Referenz für die Reparatur mittels Laserauftragschweißen (Laser Material Deposition LMD).
Ein wichtiger Schritt zur durchgängigen Prozesskette war die Entwicklung des »CAx-Framework«: Die Software erlaubt es, alle verschiedenen Fertigungs- und Reparaturtechnologien von einer Plattform aus zu bedienen. CAx steht dabei für Computer aided x, was übersetzt computerunterstützt heißt. Das »x« steht für die einzelnen Technologien der Produktion. Eine beschädigte Schaufel wird zunächst messtechnisch erfasst. Eine Fräsmaschine bearbeitet den Defekt, anschließend baut ein Laser die Schaufel Schicht für Schicht mittels LMD wieder auf.
Die Forschungsarbeiten sind ein Teilprojekt des Innovationsclusters »AdaM – Adaptive Produktion für Ressourceneffizienz in Energie und Mobilität«: Darin bündeln die Fraunhofer-Institute IPT und ILT sowie 21 Industriepartner ihre Kompetenzen. Das Ziel ist es, neue Konzepte für Turbomaschinen, unter anderem für Triebwerke, technisch umzusetzen, sodass sie Energie effizienter nutzen. Weiterhin sollen CO2-Emissionen gesenkt und Ressourcen geschont werden.
Mehr Informationen zum Fraunhofer IPT:
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Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT |
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Steinbachstraße 17 |
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52074 Aachen |
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Telefon + 49 241 8904-0 |
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Fax + 49 241 8904-198 |
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www.ipt.fraunhofer.de |
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