Fertigung: Fraunhofer ILT für generatives Fertigen von BLISKs von Aviation Week prämiert

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Die US-amerikanische Zeitschrift Aviation Week zeichnet jährlich herausragende Lösungen für den Bereich Aerospace and Defense (A&D) aus. Gefragt sind neue Entwicklungen unter anderem zur Senkung der Produktionskosten und zur besseren Integration innovativer Technologien. Das Team des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT gewann die Innovation Challenge 2012 in der Kategorie »Power and Propulsion« für ihr Verfahren zum Additive Manufacturing von BLISKs. Stellvertretend für das gesamte Team nahmen Dr. Ingomar Kelbassa und Johannes Witzel die Auszeichnung am 7. März 2012 in Washington DC, USA entgegen.

Turbomaschinen bilden das Herz von Kraftwerken und Flugzeugen. Mit der Zunahme des Energie- und Mobilitätsbedarfs wächst gleichzeitig auch die Nachfrage nach Turbomaschinen als Energie-Lieferanten. Nun gilt es, diese so zu gestalten, dass sie mit weniger Treibstoff mehr Energie erzeugen und weniger CO2 ausstoßen. Forscher des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnologie IPT und des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT haben sich zum Ziel gesetzt, Prozesse für die Fertigung und Instandhaltung energieeffizienter Turbomaschinen auf den Weg zu bringen. Gemeinsam mit der Fraunhofer-Gesellschaft und dem Land NRW haben sie 2008 das Aachener Fraunhofer-Innovationscluster »Integrative Produktionstechnik für energieeffiziente Turbomaschinen – TurPro« mit einem Gesamtvolumen von 10,25 Mio. Euro ins Leben gerufen. Mit von der Partie sind 16 Industrieunternehmen, darunter Global Player wie MAN Diesel & Turbo, Siemens PG, Rolls-Royce Deutschland und MTU Aero Engines.

Intelligent Ressourcen und Umwelt schonen

BLISKs sind wichtige Bauteile für den Triebwerk- und Turbinenbau, bestehend aus Scheiben mit integrierten Kompressorschaufeln. Derzeit werden BLISKs unter großem Materialverlust und mit großem Energieeinsatz und Zeitaufwand beispielsweise durch 5-Achs-Fräsen gefertigt. Dies verursacht sehr hohe Produktionskosten. Innerhalb des Fraunhofer-Innovationsclusters »TurPro« wurde nun am Fraunhofer ILT in Kooperation mit Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co KG sowie in Partnerschaft mit dem Fraunhofer IPT ein lasergestütztes Verfahren zur ressourcenschonenden Fertigung und Instandhaltung von BLISKs entwickelt. Auf die Scheibe wird mithilfe einer Pulverzufuhrdüse eine Schicht aus Nickel- oder Titanbasis-Legierung mit höchster Präzision genau dort aufgetragen, wo eine Schaufel entstehen soll.

Der Laserstrahl schmilzt das Pulver und verbindet es mit dem darunterliegenden Material. So wird eine Kompressorschaufel nach der anderen schichtweise aufgebaut. Dieses generative Fertigungsverfahren, das Laserstrahl-Auftragschweißen, eignet sich auch zum Instandhalten der Bauteile. Mit der innovativen Fertigungstechnologie gelingt es den Aachener Forschern im Vergleich zu konventionellen Verfahren, durch eine Materialeinsparung von bis zu 60 Prozent und die Verkürzung der gesamten Fertigungszeit um rund 30 Prozent, die Produktionskosten von BLISKs signifikant zu reduzieren.

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