3D-Druck soll die Luftfahrt revolutionieren

Endkonturnahe Titan-Teile für die Luftfahrt im industriellen Maßstab fertigen – dieses Ziel verfolgt das Start-up Norsk Titanium. Für die Umsetzung ihrer RPD-Technologie (Rapid Plasma Deposition) haben die Norweger namhafte Player als Partner gewonnen. Die potenziellen Einsparungen sind enorm. Zugleich zeigt der Ansatz, wie die Symbiose aus additiver Fertigung und spanender Endbearbeitung ganz neue Möglichkeiten eröffnen kann. Autor: Dr. Frank-Michael Kieß

Aufgrund seiner physikalischen Eigenschaften – Korrosionsbeständigkeit, Festigkeit und geringes Gewicht – ist der Einsatz von Titan und seinen Legierungen namentlich in der Luftfahrt immer populärer geworden. Doch das Metall, wenngleich auf der Erde reichlich vorhanden, ist teuer in der Gewinnung, die Zerspanung ist aufwändig – und der Matrialnutzungsgrad (Buy-to-fly-Ratio) liegt oftmals nur bei 15 bis 20 Prozent. Will sagen, ein Großteil des Werkstoffs endet als Späne.

Das will das norwegische Start-up Norsk Titanium mit seiner RPD-Technologie ändern. Anders als beim Laserschmelzen oder Laserauftragsschweißen, bei dem Metallpulver zum Strukturaufbau Einsatz findet, wird bei RPD Titandraht in eine Anordnung von Plasmabrennern unter Argon eingespeist und additiv zu Teilen aufgebaut, die eine schmiedeähnliche Qualität aufweisen und den strengen Anforderungen der Aerospace-Branche (Technology Readiness Level 8) genügen.

Aufbau im industriellen Maßstab

Das Ganze soll auch im industriellen Maßstab funktionieren. Eine erste Fabrik wird aktuell in Plattsburg im US-Bundesstaat New York hochgezogen, die Ende 2017 in Betrieb gehen soll. Im ersten Schritt werden dort 20 Merke-IV-RPD-Maschinen installiert. Geplant ist eine Kapazitätsverdoppelung auf 40 Maschinen, die jährlich bis zu 800 Tonnen struktureller Titanbauteile für die Luftfahrt herstellen sollen.

Laut Norsk hat die Technik das Potenzial, Kosten in Millionenhöhe im kommerziellen wie militärischen Flugzeugbau einzusparen. Allein in einer Boeing 787 seien rund 1000 Titanteile verbaut, die via RPD hergestellt werden könnten, so CEO Warren Boley. Durch Reduktion von Matrialkosten und Bearbeitungszeit ließen sich 2500 US-Dollar pro Teil einsparen – das macht 2,5 Millionen US-Dollar pro Flugzeug.

Klar, dass das Interesse des Flugzeugriesen geweckt ist: Einen ersten Auftrag für Testteile aus Ti-6Al-4V hat Norsk von Boeing bereits erhalten. Auch der deutsche Luftfahrt-Zulieferer Premium Aerospace ist als Partner mit im Boot. „Wir haben Samples von zwei unserer Teile für den Airbus 350 XWB geordert“, berichtet Dr. Joachim Schmidt, Leiter Teilefertigung im Werk Varel, „und wir waren angenehm überrascht, wie schnell sie geliefert wurden und wie effizient wir die endkonturnahen RPD-Komponenten fertig bearbeiten konnten.“ Das bestätigt Chet Fuller, Chief Commercial Officer bei Norsk Titanium: „Wir haben Aerotecs Catia-Dateien in wenigen Wochen in flugbereite Titan-Teile umgesetzt.“ Dabei habe man eine Kostenreduktion erzielt, die Airbus letztendlich 2 bis 3 Millionen Dollar pro Flugzeug einsparen könnte.

Maßgeschneiderte Steuerungstechnik

Norsks Merke-IV-Maschinen weisen einen vergleichbaren Bauraum auf wie die in der Luftfahrtindustrie eingesetzten Bearbeitungszentren. Als Steuerung nutzen die Norweger die Indramotion-MTX-Plattform von Bosch Rexroth. Die Lohrer haben eine maßgeschneiderte Lösung entwickelt. Diese umfasst zehn Servo-Achsen, die die Bauplattform aus Titan steuern und dabei die Titandrähte, die in die Maschine führen, speisen und handhaben; ebenso übernimmt sie die Steuerung mehrerer Plasmabrenner in Echtzeit und anderer Merkmale.

Im Vergleich zu einem klassischen Maschinenbauunternehmen mutet die Entwicklungsgeschichte von Norsk eher der eines Silicon-Valley-Start-ups an. So bleibt offen, ob sich die hochfliegenden Erwartungen erfüllen werden. Immerhin: Das Potenzial, das die Kombination additiver Verfahren und konventioneller Bearbeitungstechnik im industriellen Maßstab eröffnet, hat bereits weitere Interessenten angelockt. So hat Norsk von Thales Alenia Space einen Auftrag zur Fertigung von Titan-Strukturteilen für die Raumfahrt erhalten. Und mit der französischen Mecachrome wurde eine langjährige Vereinbarung über die Lieferung RPD-gefertigter Teile an ihre Luftfahrt-OEMs und deren Tier-1-Zulieferer abgeschlossen. ■

Norsk Titanium ASwww.norsktitanium.com