Materialien und Kosten effektiv ausbalancieren
Das Gewicht von Flugzeugen insgesamt zu reduzieren, hat entscheidende Bedeutung für die Ziele der EU im Zusammenhang mit umweltfreundlichen Flugzeugen, da die Verringerung des Flugzeuggewichts erhebliche Auswirkungen auf Treibstoffverbrauch und Emissionen hat. Titan ist das Material der Wahl für die wichtigsten Triebwerkskomponenten, aber die hohen Kosten grenzen Gewichtsreduktionslösungen für andere Teile des Flugzeugs finanziell ein. Der Einsatz von dünneren Stahlkomponenten ist eine Möglichkeit, um die Kosten von Triebwerkskomponenten zu senken, ohne dabei an Qualität einzubüßen. Hier werden finanzielle Mittel für leichte, aber teurere Materialien an anderen Stellen frei. Konventionelle Gussverfahren sind jedoch nicht so gut zur Fertigung großer, dünnwandiger Teile geeignet. Das EU-finanzierte Projekt "Development of light-weight steel castings for efficient aircraft engines" (LEAN) untersuchte den Einsatz eines altehrwürdigen und vor kurzem neu belebten Gießverfahrens, den Feinguss bzw. das Wachsausschmelzverfahren. Feingießen ist ein komplexes mehrstufiges Verfahren. Man verwendet Wachs für die Form, die geschmolzen und entfernt, und dann durch geschmolzenes Metall ersetzt wird. Nachdem dem Aushärten des Metall wird die Form zerbrochen, um das endgültige Bauteil zu entnehmen. Das Verfahren ermöglicht die Fertigung komplexer Geometrien, sehr dünner Abschnitte und sehr dichter Auflösungen, so dass es insbesondere für die Luft- und Raumfahrt geeignet ist. Die Forscher führten zahlreiche Gießversuche durch, um ein gebräuchliches Material und mehrere unübliche Materialien, zwei verschiedene Geometrien und zwei Gusssystemtypen zu bewerten. Das Team beurteilte Prozessparameter und deren Auswirkungen auf das Fließvermögen des dünnwandigen Feingusses. Die Wissenschaftler bewerteten überdies die Porosität und Festigkeit der Gußprodukte und verglichen die experimentellen Resultate mit Simulationsergebnissen. LEAN hat das in der EU verfügbare Wissen über das Feingussverfahren zur Fertigung von dünnwandigen, haltbaren Stahlgussteilen maßgeblich erweitert. Derzeit ist die Kompetenz in Bezug auf Feinguss für den Luft- und Raumfahrtsektor außerhalb der EU sehr viel größer als innerhalb, und deshalb werden die meisten dieser Gussstücke auch außerhalb der EU produziert. LEAN hat die experimentellen und theoretischen Grundlagen gelegt, um einen bedeutenden Anteil dieses Marktsegments erobern zu können.
