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Addictive Tooling - Additive Fertigung Innovativer Toolings zur Herstellung Intelligenter Faserverbundbauteile

Im Projekt Addictive Tooling wird ein Herstellungsprozess für eine hinterschnittene CFK-Hohlstruktur für das EC135-Rotorsystem und ein dazugehöriges Werkzeugsystem in der Additiven Fertigung entwickeln. Dabei wird eine neu entwickelte vakuumunterstützte Infusionstechnologie die Grundlage für die Weiterentwicklung intelligenter, sensoroptimierter Werkzeuge und robuster Prozesse bilden.

Kurzbeschreibung

Motivation

Flugzeugstrukturen sind oft sehr komplex in Form und Design, so dass die Herstellung dieser Bauteile meist mit Einschränkungen im klassischen Werkzeugbau verbunden ist. In der Folge werden die Werkzeuge sowohl komplex als auch teueer. Hinzu kommt eine große Menge an Abfall und möglicherweise eine suboptimale Gestaltung der Strukturen, die eine redizierte Effektivität im Betrieb nach sich zieht. 

Ziele

  • Untersuchung der Vorteile von additiven Fertigungstechnologien bei innovativen Fertigungseinrichtungen für komplexe Strukturbauteile der Luftfahrtindustrie
  • Entwicklung einer optimierten Herstellung von anspruchsvollen komplexen Geometrien
  • Verkürzung der Realisierungszeit in CFK-Bauteilentwicklungsprojekten

Inhalt

Im Projekt Addictive Tooling wird ein Herstellungsprozess für eine hinterschnittene CFK-Hohlstruktur für das Rotorsystem EC135 entwickelt sowie das zugehörige Werkzeugsystem in der Additiven Fertigung hergestellt. In Zusammenarbeit mit Airbus Group Innovation und Airbus Helicopters wird eine neu entwickelte vakuumunterstützte Infusionstechnologie die Grundlage für die Weiterentwicklung intelligenter, sensoroptimierter Werkzeuge und robuster Prozesse bilden.

Das von der Bundesregierung über den LuFo V-2 Call geförderte Projekt KOKOS stellte die Anforderungen und Qualitätsaspekte von Flugzeugbauteilen dar. Durch die Zusammenarbeit beider Konsortien werden Synergien und Vorteile erwartet. Während beide Projekte völlig unabhängig sind, kann KOKOS von einer neuen Tooling-Technologie profitieren, während Addicitve Tooling die direkten Anforderungen eines Endnutzers sowie die Möglichkeit zur Bewertung in industrieller Umgebung hat.

Methodik

Der Airbus Hubschrauber EC135 ist einer der meistverkauften Hubschrauber, dessen getriebeloses Rotorsystem eine Besonderheit darstellt. Zum Kippen des Rotorsystems wird ein komplexes System aus CFK entwickelt. Die Art der Anwendung und die integrierten Hinterschniite machen das Bauteil sehr komplex, das zusätzlich in einem Arbeitsgang hergestellt werden soll.

Im Projekt wurde mittels Lasersintern das Außenform dieses Bauteils hergestellt. Das Leichtbau-Werkzeugdesign und die Integration von Sensoren und Heizkanälen ermöglichen einen hocheffizienten und intelligenten Produktionsprozess.

Erwartete Ergebnisse

Durch die additive Fertigung erwartet man sich Freiheitsgrade bei der Entwicklung innovativer Werkzeuge und die Möglichkeit zur Integration von Kühlkanälen und Sensoren. Für komplexe Teile wird eine Reduzierung der Fertigungskosten durch den Wegfall von Produktionsschritten wie Grobschnitt und die Reduzierung von Materialverbrauch erwartet.

Die Bewertung der am Markt befindlichen additiven Fertigungstechnologien und deren jeweilige technologische Einsatzbereitschaft wird auf ihre Relevanz für den Werkzeugbau in der Luft- und Raumfahrt geprüft .

Resultat nach Projektende

Das EC135 Bauteil wurde mit einem gedruckten Werkzeugsystem hergestellt und unter industrieähnlichen Produktionsumgebungen getestet. Die untersuchten additive Fertigungstechnologien lagen ökonomisch sehr eng beieinander, auch in Bezug auf die herkömmlicher Herstellungsweise von INVAR-Werkzeugen. Die Impelementierung von zusätzlichen Feature war aufgrund technischer Limitierungen der Drucktechnologie und des niedrigen Technologiereifegrades schwer realisierbar.

Projektbeteiligte

Förderprogramm: Take Off