Kostengünstige, leistungsstarke und hitzeresistente Legierungen
Metalllegierungen oder Verbundwerkstoffe, die aus zwei oder mehr Metallelementen bestehen, werden aufgrund ihrer Festigkeit und Hitzeresistenz normalerweise in der Verarbeitung von Werkzeugmaschinen sowie bei Endprodukten verwendet. Das Projekt "New tools and processes for improving machining of heat resistant alloys used in aerospace applications" (Macherena) wurde ins Leben gerufen, um neue Materialien, Werkzeugmaschinen und Prozesse für die Luftfahrtindustrie zu entwickeln und dadurch Produktionskosten zu senken und die Lebensdauer der Maschinen und Teile zu verlängern. Die Forscher untersuchten drei Arten hitzeresistenter Verbundwerkstoffe: Eisen-Nickel-Legierungen (Fe-Ni), Nickel-Legierungen und intermetallische Titan-Aluminium-Legierungen (Ti-Al) der Gamma-Phase (resistent gegen sehr hohe Temperaturen). Sie untersuchten Bohr-, Fräs- und Drehvorgänge. Bohren heißt ein rundes Loch schaffen oder ein bestehendes Loch vergrößern, wohingegen Fräsen und Drehen das Abschneiden ungewollten Materials in der Form von kleinen Stücken umfassen, um erwünschte Merkmale zu erreichen. Die Forscher entwickelten zuerst neue Nanokompositbeschichtungen, bei denen die Technik der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD) verwendet wird, um die erforderliche Härte und geringe Reibung zu erreichen. Sie wendeten die Beschichtungen bei standardmäßigen und neuen Werkzeugmaschinen an, optimierten die besten Beschichtungsgeometrien, um ungewollte Abspaltungen zu verhindern, die zu einer unzuverlässigen und unvorhersehbaren Bearbeitung führen und schweren Schaden an sehr teuren Komponenten verursachen. Darüber hinaus wurden neue Hochdruck-Kühlungsvorgänge bei der Verarbeitung angewandt, um die Verarbeitungsgeschwindigkeit und die Lebensdauer der Maschinen zu erhöhen. Insbesondere verlängerte sich mit diesem Vorgang die Lebensdauer von Inconel-Bohrern um 50 %. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Macherena-Projekt neue Nanokompositbeschichtungsmaterialien, innovative Maschinengeometrien und hochentwickelte maschinelle Bearbeitung mit Hochdruckkühlung für hitzeresistente Metallverbunde für die Verwendung in der Luftfahrtindustrie entwickelte. Die Ergebnisse führten bei sinkenden Produktionskosten zu einer erhöhten Produktivität der Maschine, längerlebigen Maschinen und einer verbesserten Fertigungsqualität. Alles in Allem sollten die Ergebnisse des Projekts Macherena durch eine kosteneffizientere Fertigung leistungsstarker Flugzeugteilen der europäischen Luftfahrtindustrie einen Wettbewerbsvorteil verleihen.
