Projektkontext
Die kooperierenden Kunden arbeiten an der Entwicklung der Schlüsseltechnologien für eine neue Generation von Flugzeugtriebwerken. Dabei stellen die Hochdruckturbinenblätter eine große Herausforderung dar. Diese Blätter müssen bei Temperaturen über 1000 °C sowie unter einer Zentrifugalkraft von mehreren Tausend Umdrehungen pro Minute funktionieren. Zudem weisen sie komplexe, schlangenförmige Kühlkanäle auf. Die herkömmlichen Präzisionsgusstechniken führen nicht nur zu langen Fertigungszeiten von bis zu 90 Tagen, sondern auch dazu, dass nur etwa 60 Prozent der Kühlkanäle in der gewünschten Qualität hergestellt werden können. Dies entspricht nicht den Anforderungen der Kunden, die eine Erprobung der vier verschiedenen Blattversionen innerhalb von 45 Tagen wünschen. Mehrere traditionelle Hersteller geben an, dass sie die präzise Herstellung solcher Blätter in kurzer Zeit nicht bewältigen können. Dadurch geraten die Projekte der Kunden ins Stocken – es besteht das Risiko von Verzögerungen bei der Fertigstellung der Produkte.
Lösungen und Projektergebnisse
Um die Probleme bei der Lieferung zu überwinden, arbeitet RPS eng mit speziellen Entwicklerteams zusammen. Anstelle der traditionellen Gussverfahren wird dabei die 3D-Drucktechnologie mit hitzebeständigen Nickellegierungen eingesetzt, um den Kunden integrierte Lösungen anzubieten:
1.Topologische Optimierung der Kühlkanäle und integrierte Fertigung:** Es wird eine topologische Optimierung der schlangenförmigen Kühlkanäle innerhalb der Läufer vorgenommen, sodass der Läuferkörper und die Kühlkanäle als Einheit gefertigt werden können. Dadurch entfallen die Schwachstellen, die bei herkömmlichen Verfahren auftreten. Zudem wird sichergestellt, dass die Oberflächenbeschaffenheit der Kühlkanäle den Anforderungen an die Kühlleistung entspricht.
2.Verwendung von hitzebeständigen Materialien und optimierte Fertigungsprozesse:** Es werden Nickellegierungen verwendet, wobei durch die Optimierung von Parameter wie Laserleistung und Scannstrategien eine hohe Präzision bei der Fertigung der dünnen Wände der Läufer erreicht wird. Die Genauigkeit liegt dabei bei ±0,02 mm. Zusätzlich werden Wärmebehandlungsverfahren angewandt, damit die mechanischen Eigenschaften der Läufer bei Temperaturen von 1100 °C den Anforderungen entsprechen.
3.Schnelle Iteration und Überprüfung im gesamten Prozess:** Es wird ein geschlossener Prozess „Entwurf – Drucken – Nachbearbeitung – Schadensfreiheitsprüfung“ etabliert. Dabei werden hochpräzise Polierverfahren sowie 3D-Scans eingesetzt, um die Konstanz und Nachvollziehbarkeit jeder Generation von Läufern zu gewährleisten. Das Team kümmert sich persönlich um die Rückmeldungen der Kunden – Änderungsvorschläge werden noch am selben Tag berücksichtigt und in die Produktion eingearbeitet. Dadurch ist eine schnelle Iteration innerhalb von 24 Stunden möglich.
4.Dank eines ausgereiften Fertigungssystems und einer effizienten Produktionsleistung konnte RPS innerhalb von 35 Tagen vier Generationen von Blättern herstellen und liefern. Insgesamt wurden 16 Prototypen geliefert, die alle ohne Probleme die strengen Prüfungen auf hohe Temperaturen und Drücke sowie die Belastungstests im Rahmen der Luftfahrtstandards bestanden.
Letztendlich half RPS den Kunden dabei, die Entwicklungs- und Validierungszeiten der Turbinenschaufeln zu verkürzen sowie die Herstellungskosten pro Stück zu senken. Dadurch konnten die Projekte wie geplant in die nächste Phase übergehen. Dieses Beispiel zeigt eindrucksvoll die technischen Vorteile sowie die schnelle Reaktionsfähigkeit von RPS im Bereich der 3D-Metalldrucktechnologie. Durch professionelle und effiziente Dienstleistungen unterstützte RPS die Entwicklung von Flugzeugtriebwerken – wodurch es das große Vertrauen der Kunden gewann und eine langfristige Zusammenarbeit ermöglichte.