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In einem von Airbus Aerostructures geleiteten Verbundprojekt arbeiten Partner aus Industrie und Forschung an innovativen Metalltechnologien. Das Fraunhofer IAPT ist über ein Teilvorhaben zu Additiver Technologie beteiligt und trägt mit der Weiterentwicklung der zerstörungsfreien Prüfung (ZfP) zu Materialeinsparungen in der metallischen Fertigung der Luftfahrt bei.
Aktuelle metallische Fertigungsprozesse in der Luftfahrt erfüllen Leistungsziele. Ihr hoher Material- und Energieverbrauch verfehlt jedoch heutige Anforderungen an wirtschaftliche Effizienz und ökologische Nachhaltigkeit. So werden etwa Türumgebungsstrukturen aktuell meist zeit- und kostenintensiv aus massiven Platten gefräst. Additive Fertigung kann dazu beitragen, die enormen Materialabfälle zu vermeiden.
Dem breiten industriellen Einsatz von 3D-Druck als effizienter Produktionsmethode stehen hoher Prüfaufwand und geringe Produktivität im Weg. Zudem begrenzen komplexe, getrennte Prozessketten für verschiedene Fügeverfahren und energieintensive Aushärtezyklen in der Klebetechnik die Produktionsraten.
Der Fokus des von Airbus Aerostructures geleiteten Verbundprojekts META liegt daher auf
Ein modulares Gesamtkonzept für Türumgebungsstrukturen dient als Integrationsplattform für die Einzeltechnologien.
Die Additive Fertigung mittels Direct Energy Deposition (DED) und eines produktivitätsgesteigerten Laser-Pulverbett-Verfahrens (LPBF) kommt für hochbeanspruchte Luftfahrtbauteile zum Einsatz. Eine innovative, zerstörungsfreie Qualitätsprüfung additiv gefertigter Probekörper soll den Bedarf an Rohmaterial, Energie und Chemikalien für Titanbauteile aus Additiver Produktion reduzieren.
In einem Teilprojekt von META arbeitet das Team des Fraunhofer IAPT hierfür an zwei Technologien der zerstörungsfreien Prüfung (ZfP):
Um schlechte Bauteileigenschaften künftig frühzeitig zu erkennen, setzen die Forschenden bei aktuellen Messgeräten an und entwickeln die Hardware weiter. Experimente charakterisieren die Aussagekraft der neuen Messtechnologien. Beispielsweise fertigen die Experten des Fraunhofer IAPT CT-Scans an und entwickeln Auswertungsalgorithmen.
Zu den quantitativen Zielen des Gesamtprojektes zählen die Reduktion des Rohmaterialeinsatzes von Titan um über 20 % und von Aluminium bei Integralbauteilen um bis zu 90 %. Parallel dazu sollen die Energiekosten in der Fertigung, etwa bei Autoklav-Prozessen, um bis zu 50 % gesenkt und die Produktionsraten durch Automatisierung und verkürzte Durchlaufzeiten gesteigert werden.
Auf sämtliche dieser Ziele zahlt der Beitrag des Fraunhofer IAPT ein.
Das Verbundpojekt leistet mit einer Synergie aus ökologischem Klimabeitrag und gesteigerter Wettbewerbsfähigkeit einen signifikanten Beitrag zu einer nachhaltigen Luftfahrt. Das Vorhaben strebt die Technologieführerschaft für deutsche Standorte an, um diese für aktuelle und zukünftige Flugzeugprogramme abzusichern.
Projektname:
META
Projektpartner:
Förderkennzeichen:
20C2402C
Projektlaufzeit:
01.12.2025 – 30.09.2028
Fördergeber:
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages. Zum Luftfahrtforschungsprogramm
→ Weitere Informationen zum Projekt META
Ein sehr vielversprechender Weg ist die Kombination dreier grundlegender Ansätze:
Häufig liegen die Ursprünge einer schlechten Bauteilqualität nicht nur im Schmelzprozess, sondern auch in anderen Produktionsschritten. Daher ermöglichen heutige In-Situ-Monitoring-Verfahren trotz ihrer Fortschrittlichkeit keine 100%ige Fehlerdetektion. Dies werden die Systeme in absehbarer Zeit voraussichtlich auch nicht auf ökonomisch vertretbare Art leisten können.
Die nachgelagerte Qualitätsprüfung schließt die Lücke und bewertet die Qualität direkt am fertigen Bauteil.
NDt steht im Kontext der Additiven Fertigung für Non-Destructive Testing - oder auf Deutsch Zerstörungsfreie Prüfung (ZfP). Das Verfahren dient der Identifikation von Defekten wie etwa Rissen, Poren oder Einschlüssen, und erlaubt die Bewertung von Materialeigenschaften, beispielsweise Härte oder Korrosion. Weiterhin kommt NDt oder ZfP in der Qualitätssicherung und zum Überprüfen von Normenkonformität zum Einsatz.
Typische NDt- bzw. ZfP-Methoden sind:
Das Fraunhofer IAPT entwickelt in dem Projekt META das NDt- bzw. ZfP-Verfahren der Eindrückprüfung weiter.
Fraunhofer-Einrichtung für Additive Produktionstechnologien IAPT