Forum Luftfahrt II

MITTWOCH, 23. Juni 2021

Ort: CongressCenter, EG, Raum Carl Zeiss

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08:30 - 09:00
Check-In
09:00 - 09:45

Die Luft- und Raumfahrtindustrie ist geprägt von kleinen Stückzahlen, höchsten Sicherheitsanforderungen und wie kaum eine andere Branche von der Notwendigkeit, Gewicht zu sparen. Jede s reduzierte Kilogramm Gewicht spart bis zu 3 kg Co2 – und das täglich. Auch die kurzfristige Versorgung mit Ersatzeilen ist eine Herausforderung. Damit ist die Luftfahrtindustrie ideal für die Einführung von Bauteilen, welche topologisch optimiert und in 3D Druck Verfahren hergestellt werden. Seit über 10 Jahren werden Teile von konventionellem Design und konventioneller Fertigung in additiven Verfahren umgestellt. Die Ergebnisse sind eindeutig: Bauteile werden leichter, kleiner und können mehr Funktionen in sich integrieren. Trotzdem geht der Umstellungsprozess nur schrittweise voran. Das hat mehrere Ursachen und beginnt vor allem mit dem Anspruch an höchste Sicherheit. Bei bestehenden Design- und Produktionsverfahren liegen alle Qualifikationen vor, welche für die geforderte Sicherheit der Bauteile erforderlich sind. Für den 3D Druck stehen wir leider noch am Anfang und investieren sehr viel Zeit und Energie in Prozessqualifizierungen. Wir müssen sicherstellen, dass die inneren Strukturen und die Oberflächen allen Anforderungen für einen dauerhaften, sicheren Betrieb garantiert erfüllen. Parallel arbeiten wir natürlich weiter an der Optimierung der Prozesse, an neuen Materialkombinationen und Designverfahren denn wir sind sicher: 3D Druck wird für das klimaneutrale Flugzeug der Zukunft unabdingbar sein.

Volker Thum | BDLI Bundesverband der Deutschen Luft- und Raumfahrtindustrie e.V.

Volker Thum, Hauptgeschäftsführer

Volker Thum übernahm 2015 die Position des Geschäftsführers des Bundesverbands der Deutschen Luft- und Raumfahrtindustrie. Zuvor war er 25 Jahre bei AIRBUS tätig. Er hatte verschiedene Aufgaben in den Bereichen Produktion, Finanzen und Beschaffung in Deutschland und Frankreich. Vor seinem Wechsel zum BDLI leitete er ab dem 1. Januar 2013 das AIRBUS-Werk in Bremen, nachdem er seit Ende 2008 für den AIRBUS Aero structure Procurement verantwortlich war. Seine bisherigen Aufgaben: AIRBUS General Procurement und Facility Management 2007/2008, Rumpfproduktion in Deutschland 2006/2007, AIRBUS Cost Center Controlling von 2002 bis Ende 2005.

Volker Thum freut sich mit seiner internationalen und multifunktionalen Erfahrung die Deutsche Luft- und Raumfahrtindustrie als Hauptgeschäftsführer des Verbandes in Berlin zu unterstützen.

09:45 - 10:15
Kaffeepause & Besuch der Ausstellung
10:15 - 12:45
Forum "Neues aus AM II" im Raum Carl Zeiss
12:45 - 13:15
Mittagspause und Besuch der Ausstellung
Session 1
13:15 - 13:45

Die additive Fertigung bietet eine einzigartige Gestaltungsfreiheit zur Herstellung komplexer struktureller und funktionaler Bauteile. Aufgrund der in der Raumfahrt typischen geringen Stueckzahlen, zeigen sich vielversprechende Anwendungen fuer Satelliten.
Im Gegensatz zur traditionellen Fertigung koennen die Materialeigenschaften nicht einer Materialdatenbank entnommen werden, sondern werden erst waehrend des Fertigungsprozesses festgelegt. Erfahrungsgemaess haengt die Bauteilqualitaet vom verwendeten Rohmaterial, den Prozessbedingungen, dem Anlagentyp und dem Bauteillieferanten ab. Eine robuste und zuverlaessige Prozesskette sind deshalb eine Grundvoraussetzung um die erforderliche Bauteilqualitaet sicherzustellen.
Der Vortrag beleuchtet OHB's Ansatz zur Einfuehrung von Satellitenbauteilen mittels additiver Fertigung. Der vorgestellte Prozess konzentriert sich auf die Interaktion zwischen Konstruktion und Strukturanalyse unter Verwendung topologischer Optimierung. Kuerzlich entwickelte Bauteile werden vorgestellt um die Vorteile der Technologie gegenueber konventionellen Loesungen zu verdeutlichen. Ein Ausblick auf die Pruefung der Materialeigenschaften, die Prozesskontrolle und Verifizierung der Bauteileigenschaften runden den Vortrag ab.

Dr. Marco Mulser | OHB System AG

Marco Mulser koordiniert als Technologiemanager bei der OHB System AG seit 2018 die Entwicklung und die Verwendung der Additiven Fertigung in OHB’s Satellitensystemen. Die Auslegung und Optimierung der Bauteile erfolgt intern, während die Fertigung über externe Hersteller durchgeführt wird. Zuvor war er mehrere Jahre beim Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialwissenschaften in Bremen im Bereich der Pulvertechnologie beschäftigt.

13:45 - 14:15

Die Fertigung von Großstrukturen aus teuren metallischen Werkstoffen stellt unter anderem die Branchen Luft- und Raumfahrttechnik vor große logistische und wirtschaftliche Herausforderungen. Klassische pulverbettbasierte additive Fertigungsverfahren eignen sich bedingt durch beschränkte Bauräume und die Kreislaufführung von großen Mengen Metallpulver kaum für die wirtschaftliche Herstellung von Großstrukturen.

MT Aerospace verfolgt aus diesem Grund die beiden Verfahren Additives Rührreibschweißen und Directed Energy Deposition mit dem Ziel, sowohl hybride als auch komplett additiv gefertigte Bauteile mit höchsten Anforderungen an Prozesssicherheit und Werkstfoffeigenschaften herzustellen.

Entwicklungsschwerpunkte sind im Verfahren Directed Energy Deposition Titanlegierungen, im Additiven Rührreibschweißen werden hauptsächlich nicht schmelzschweißbare Alulegierungen verarbeitet.

Beide Verfahren bieten neben den klassischen Vorteilen der additiven Fertigung wie kürzere Lieferzeiten und mehr Freiheitsgrade beim Produktdesign weitere einzigartige Vorteile, die beide Technologien für höchstbelastete Großstrukturen sehr interessant machen.

Directed Energy Deposition ist unabhängig von der Art der Werkstoffzufuhr sehr gut skalierbar, da die Prozessführende Düse selbst nahezu beliebig auf verschiedene mechanische Systeme wie Roboter oder Portalanlagen implementiert werden kann.

Additives Rührreibschweißen ist auf Grund des nicht schmelzenden Fügens hervorragend geeignet, nicht schmelzbare Legierungen oder auch hybride Anwendungen mit hervorragenden Werkstoffeigenschaften zu verschweißen.

Beide Verfahren sowie umgesetzte Anwendungen werden vorgestellt.

Markus Axtner | MT Aerospace AG

 

 

14:15 - 14:45
Kaffeepause & Besuch der Ausstellung
Session 2
14:45 - 15:15

In der Wirtschaft entsteht aufgrund des dynamischen Wettbewerbsumfelds ein zunehmender Drang nach verkürzten Produktentstehungszeiten, hoher Funktionsintegration und individualisierten Produkten. Hier erlangen additive Fertigungsverfahren (AM) eine zunehmende industrielle Bedeutung, da diese eine Schlüsseltechnologie der zukünftigen Produktion aufgrund seiner Flexibilität, Nutzung innovativer Materialen und der nachhaltigen Produktion auf digitaler Basis. Anbetracht dieser Herausforderungen werden insbesondere Individualisierte und komplexe Produkte und neue Entwicklungsprozesse als Themenschwerpunkte adressiert.
Als Ansatz zur Erhöhung der Produktivität wird die Kombination mit etablierten Fertigungsverfahren genutzt mittels Definition geeigneter Funktionsträger eines Bauteils, d.h. Einzelelemente eines Bauteils, deren Herstellung durch die Nutzung additiver Fertigungsverfahren einen Mehrwert bezieht. Konventionelle Fertigungsverfahren kommen hingegen dann zum Einsatz, wo sie wirtschaftlicher bleiben oder wo der Anwendungsbereich bislang nicht von den Bedingungen der industriellen Produktion durch AM abgedeckt werden kann.
In der Präsentation wird eine integrative Betrachtung der gesamten hybriden AM-Prozesskette mit Nach- und Weiterbearbeitung durch etablierte produktive Fertigungsverfahren dargestellt.
Ferner erfolgt eine Betrachtung der Energie- und Ressourcen-Effizienz sowie der aktuellen Standardisierungsaktivitäten im weiteren Umfeld einer solchen „smarten Produktion“, zu dem die hybride Verfahrenskette zählt. Fokus ist hier die Fertigungsumgebung mit den Grundlagen über das gesamte Wertschöpfungsnetzwerk.

Martin Schäfer | Siemens AG

 

 

15:15 - 15:45

Wie keine andere moderne Prozesstechnologie dominiert  die additive Fertigungin den vergangenen Jahren Forschungsaktivitäten im Spannungsfeld zwischen Werkstoff- und Prozesstechnik. Neben umfangreichen Aktivitäten von Großkonzernen wird auch ein reges Interesse bei kleinen und mittleren Unternehmen beobachtet. Letztere verfügen jedoch oftmals nicht über die Kompetenz und Mittel, das Festigkeitspotential und damit die Zuverlässigkeit ihrer AM-Strukturen zu bewerten. Entsprechende experimentelle Untersuchungen sind sehr zeit- und kostenintensiv. Es bedarf somit neuer Methoden, um die mechanische Belastbarkeit von generierten Werkstoffen zuverlässig, schnell und ökonomisch abschätzen zu können.

Das mechanische Verhalten additiv gefertigter Bauteile wird in der Regel durch vorhandene Inhomogenitäten und Defekte dominiert. Die Ausprägung der Fehlstellen ist unmittelbar mit der Qualität des Ausgangsmaterials und der Prozessführung verknüpft. Während sich dies bei der statischen Festigkeit nur bei signifikanten Qualitätsmängeln bemerkbar macht, haben bereits kleinste Defekte dramatische Auswirkungen auf die Schwingfestigkeit vor allem im kosten- und zeitintensiven „Dauerfestigkeitsbereich“.

Die vorliegende Studie konzentriert sich auf das Ermüdungsverhalten von additiv gefertigtem Ti6Al4V. Die Ergebnisse verdeutlichen den signifikanten Einfluss der gesamten Prozesskette auf die Beanspruchbarkeit des Werkstoffs. Eine ortsaufgelöste Charakterisierung der Prozess-Struktur-Eigenschaftskorrelation ist dabei von besonderer Bedeutung. Die Potentiale der Hochfrequenzermüdung als zeitverkürzte Methode zur Ermittlung der Schwingfestigkeit von AM-Strukturen konnte im Rahmen der Untersuchungen aufgezeigt werden.

Dr. Martina Zimmermann | Fraunhofer IWS

Professional & Scientific Career
2004 – 2012    Assistant Professor (Oberingenieurin) at the Institute of Material Science, University of Siegen
2009 - 2010    Visiting Research Scholar, Department of Materials Science, University of Michigan, Ann Arbor, USA
2012 – 2015    Group Leader: Materials Characterization and Testing, Fraunhofer Institute for Material and Beam Technology, Dresden
2012 – 2015    Professor of Material Testing and Characterization at the Technical University of Dresden
since 2015    Division Manager: Materials Characterization and Testing, Fraunhofer Institute for Material and Beam Technology, Dresden
since 2015    Professor of Mechanics of Materials and Failure Analysis at the Technical University of Dresden

Others (Selection)
since 2013    Tutor of the German Academic Scholarship Foundation
2014    Galileo Prize of the DGM, DVM and the VdEh for special merits in the field of material testing
since 2014    A member of a TUD selection committee for the gender specific Maria-Reiche foundation
since 2016    Deputy spokesperson for the review board “Materials Engineering” of the German Research Foundation
since 2021    President of the German Society for Materials Science

15:45 - 16:15

Die Praesentation stellt die Moeglichkeiten und Herausforderungen der Integration der AM-Technologie in das Boeing 777X Folding Wingtip System anhand eines Hydraulikaktuators dar.
Die Fallstudie zeigt, wie Liebherr Herausforderungen wie thermische Spannungen in der Produktion, Druckabfaelle im Betrieb, Oberflaechenbehandlung und Verschleißeoberflaechen von Titanaktuatoren begegnet.

Darüber hinaus wird ein Ausblick auf die Herausforderungen der Technologie und die Umsetzung hochintegrierter Komponenten in die Serienfertigung gegeben.

Alexander Altmann | Liebherr-Aerospace Lindenberg GmbH
16:15
Ende

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Dienstag, 22. Juni 2021

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