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3D-Druck reduziert Kosten für Wartung, Reparatur und Betrieb im Luftverkehrssektor

Additive Fertigung (AM) bzw. 3D-Druck ist ein Verfahren, mit dem sich komplexe geometrische Strukturen ohne spezielle Werkzeuge und mit minimalem Materialverschnitt herstellen lassen. Eine EU-Initiative entwickelte nun innovative Anwendungen für Metall-AM, mit denen defekte Elemente repariert und bedarfsgerecht Ersatzteile gefertigt werden können.
3D-Druck reduziert Kosten für Wartung, Reparatur und Betrieb im Luftverkehrssektor
AM, bei dem nach Computervorlage und entsprechenden Spezifikationen Material schichtweise aufgetragen wird, hat sich seit ihrer Einführung für kleinere Chargen kundenspezifischer Teile enorm weiterentwickelt. Das EU-finanzierte Projekt REPAIR (Future repair and maintenance for aerospace industry) sollte mittels AM die Kosten für Wartung, Reparatur und Betrieb (maintenance, repair and overhaul, MRO) wie auch Materialverschnitt und Vorlaufzeit in der Luftfahrtindustrie senken.

Zustandsüberwachung und Konzepte für prädiktives Gesundheitsmanagement wurden für AM angepasst, um die MRO-Kosteneffizienz zu verbessern. Hierfür wurde die verbleibende Nutzungsdauer von Teilen ermittelt und die bedarfsgerechte Planung vereinfacht. REPAIR erweiterte ein bestehendes Managementsystem für den MRO-Workflow und erweiterte diese Software durch Integration mehrerer neuer IT-Komponenten. So wird der gesamte MRO-Prozess von einer einzelnen integrierten IT-Systemarchitektur unterstützt, um den Automatisierungsgrad zu erhöhen und Vorlaufzeit und Kosten zu verringern.

Um die AM-Technologie für den Bedarf in der Luft- und Raumfahrt anzupassen, entwickelten die Projektpartner ein Hochleistungsreparatursystem mit spezieller Spannvorrichtung für die Reparatur vieler identischer Metallteile mittels integriertem In-Situ-Qualitätssystem. Sie entwickelten auch ein 5-achsiges System für den direkten Metallauftrag, bei dem der Additivprozess mit Scan- und Fräswerkzeugen für die Reparatur von Ersatzteilen kombiniert wird. Die entsprechende Steuerungssoftware führt eine halbautomatische Analyse von Defekten durch und berechnet die 3D-Schichten und alle Fertigungsprozesse. Mit dem 5-achsigen System kann die Maschine Strukturen auf unebenen Oberflächen aufbauen, was den Aufwand für die Vor- und Nachbearbeitung gebrochener Ersatzteile deutlich reduziert.

Um qualitativ hochwertige Teile mit AM zu fertigen und das technische Potenzial auszuschöpfen, arbeitete REPAIR intensiv an Tests zur Prüfung von Oberfläche, Genauigkeit und Teilequalität, um Parameter zu optimieren und Zuverlässigkeit zu gewährleisten.

Unter anderem wurden Qualifizierungs- und Zertifizierungsverfahren definiert, die sich auch für andere, ähnliche Initiativen eignen. Dann wurde eine IT-Qualitätssicherungskomponente spezifiziert und in die Technologiemanagement-Plattform integriert.

Schließlich erarbeiteten die Forscher neue Geschäftsmodelle sowohl für die Gesamtlösung als auch für die entwickelten Einzelkomponenten und industriellen Systeme, ergänzt durch eine Agenda für die weitere Entwicklung.

Die REPAIR-Technologie zeichnet sich durch deutliche Reduzierung von MRO-Kosten und -Zeiten, Schaffung von Arbeitsplätzen, Verringerung von Ausschuss und Energieverbrauch sowie höhere Flugsicherheit aus. Anwendungsbereiche für das innovative AM-Verfahren sind vor allem die Vor-Ort-Wartung und Reparatur.

Verwandte Informationen

Fachgebiete

Transport

Schlüsselwörter

Wartung, Reparatur, Additive Fertigung, Luftfahrt, Luftfahrtindustrie, 3D-Druck, vorausschauende Instandhaltung, Lieferkettenmanagement
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