Autodesk und Airbus zeigen Zukunft der Flugzeugfertigung

Airbus, Hersteller von Verkehrsflugzeugen, und Autodesk, Inc. (NASDAQ: ADSK), Spezialist für 3D-Design und Entwicklungssoftware, haben gemeinsam die bisher weltweit größte Kabinenkomponente für ein Verkehrsflugzeug im 3D-Druckverfahren hergestellt. Das Gerüst der als „bionisches Element“ bezeichneten Baugruppe basiert auf speziellen Algorithmen, die Zellstrukturen und Knochenwachstum simulieren. Die so generierten Bauteilstrukturen wurden dann in additiver Fertigung (3D-Druck) produziert. Dieser zukunftsweisende Design- und Herstellungsprozess erlaubt es im Vergleich zu konventionellen Prozessen, Teile einerseits stabiler und gleichzeitig leichter zu fertigen.

Die so hergestellte Baugruppe trennt den Passagierraum von der Bordküche des Flugzeugs und trägt die Klappsitze für das Bordpersonal. Wie bei vielen Flugzeugteilen werden auch an eine solche Wand hohe Anforderungen in puncto Design und Aufbau gestellt, einschließlich exakter Ausschnitte und Montagepunkte sowie Gewichtsgrenzen, weshalb sich der generative Design-Ansatz hierfür besonders eignet.

Innovative Materialien und Produktionsmethoden sparen Treibstoff

Ein geringes Gewicht spart in der Luftfahrt Kerosin. Mit seiner hochstabilen, aber extrem leichten Mikrogitterstruktur ist das bionische Element 45 Prozent (30 Kilogramm) leichter als herkömmliche Baugruppen dieser Art. Bezogen auf die gesamte Kabine der noch zu fertigenden Flugzeuge vom Typ Airbus A320, rechnet Airbus durch den neuen Entwicklungs- und Fertigungsansatz mit einer Einsparung von 465'000 Tonnen CO2 pro Jahr – was einem Rückgang von jährlich 960'000 Autos auf den Straßen entspricht.

Das bionische Element besteht aus Scalmalloy. Diese Aluminium-Magnesium-Scandium-Legierung der zweiten Generation stammt von APWorks, einer auf additive Fertigung und Spezialmaterialien ausgerichteten Airbus-Tochter. Scalmalloy wurde im Hinblick auf die Herstellung von 3D-gedruckten Strukturen entwickelt und bietet herausragende mechanische Eigenschaften: Es dehnt sich, bevor es bricht. Dieses Material ist jetzt erstmals im größeren Rahmen in einer Flugzeugkomponente zum Einsatz gekommen.

Rechenleistung in der Cloud ermöglicht generatives Design

Da sich mittels Cloud-Computing viele Zentraleinheiten (CPU) zu einem großen Rechenwerk verbinden lassen, können bei der generativen Gestaltung auf Basis von Vorgaben und Regeln viele Entwicklungsalternativen durchgespielt werden – die ohne weiteres in die Hunderte oder Tausende gehen können. Dadurch eröffnen sich oft neue Wege, die selbst erfahrene Entwickler nicht in Betracht gezogen hätten, die aber die Qualität und Performance verbessern. Solche Designs sind mit herkömmlichen Fertigungsmethoden oft nicht mehr herzustellen, aus welchem Grund additive Methoden wie der 3D-Druck für den Erfolg von generativem Design eine entscheidende Rolle spielen.

„Generatives Design, additive Fertigung und die Entwicklung neuer Materialien verändern die Fertigung. Innovative Hersteller wie Airbus zeigen, was in dieser neuen Welt möglich ist“, sagt Jeff Kowalski, Chief Technology Officer von Autodesk. „Das vorgestellte Element ist nur ein interessantes, hypothetisches Experiment, sondern eine komplett funktionsfähige Baugruppe, die künftig in Verkehrsflugzeugen zum Einsatz kommen kann. Wir freuen uns auf die weitere Zusammenarbeit bei der Entwicklung von neuen Komponenten und Designs für aktuelle und zukünftige Flugzeugmodelle.“

Peter Sander, Vice President Neue Technologien und Konzepte bei Airbus, erläutert: „Bei Airbus wollen wir die Grenzen neuer Technologien erweitern und suchen dabei immer nach noch innovativeren Lösungen. Die Zusammenarbeit mit Autodesk, APWorks und Concept Laser hat sich als sehr erfolgreich erwiesen. Autodesk verfügt über die Technologie für generatives Design und große Kompetenz bei der additiven Fertigung, was grundlegend ist, um großartige, innovative Konzepte in echte Produkte zu wandeln. Diese Technologien werden letztendlich die Art revolutionieren, wie wir Flugzeuge entwickeln und fertigen. Gleichzeitig verbessern sie die Treibstoffeffizienz, den Komfort für die Passagiere und die Ökobilanz des Flugverkehr im Allgemeinen.“

Die erste Testphase der neuen Baugruppe wurde bereits erfolgreich abgeschlossen. Nächstes Jahr folgen weitere Tests, einschließlich eines Testflugs.

Das bionische Element wurde gemeinsam von Autodesk, Airbus, APWorks und The Living entwickelt, einem Autodesk-Entwicklungsstudio, das sich auf die Nutzung generativen Designs und neuer Technologien in unterschiedlichsten Branchen und Anwendungen spezialisiert hat.

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