Kundenreferenz Luft- und Raumfahrt
Fakten Herausforderung Nachhaltigkeit und Auswirkung auf die Kosten bei der Herstellung von Teilen für die Luft- und Raumfahrt über die gesamte Lieferkette. Lösung Die Verwendung von DMLS, um von der Nutzung verschiedener Werkstoffe, einer optimierten Bauweise und energieeffizien teren Prozessen profitieren zu können. Die ganzheitliche Analyse berücksichtigt auch die Rohstoffbeschaffung. Ergebnisse • O ptimiert: verbesserte Bauweise von Teilen benötigt weniger Rohmaterialien • Nachhaltig: geringerer Energieverbrauch über die Lebensdauer des Teils, der sich in verbesserter Ökobilanz widerspiegelt • Partnerschaft: einzigartige Zusammenarbeit und fort währende Verbesserung der Ergebnisse
Untersuchte Bauteile: Grafik der konventionell im Stahlgussverfahren produzierten Halterung (links) und Halterung aus Titan, die mittels DMLS hergestellt wurde und über eine optimierte Topologie verfügt (Quelle: EADS)
Leicht, kosten- und ressourceneffizient – Untersuchung der Nachhaltigkeit des Direkten Metall-Laser-Sinterns (DMLS)
Eine gemeinsam von EADS Innovation Works (IW) und EOS durchgeführte Studie zeigt Einsparpotenziale der Herstellungsprozesse in der Luft- und Raumfahrtindustrie In den letzten 40 Jahren haben sich die Problemstellungen in der Luft- und Raumfahrtindustrie Kurzprofil
verlagert: Ging es früher vor allem um die einfache und sichere Personenbeförderung, zählen heute
EADS ist weltweiter Markt
auch Aspekte wie Nachhaltigkeit und Kosteneffizienz. Wo Dädalus und Ikarus noch Federn und
führer in Sachen Luft- und
Wachs genügten, um ihren Traum vom Fliegen zu verwirklichen, sind heute für die Entwicklung und
Raumfahrt, Verteidigung und
Konstruktion moderner Luftfahrzeuge hoch entwickelte Methoden und Technologien erforderlich.
damit verbundene Dienstleistungen. Im Jahr 2011 erzielte
EADS IW, das technische Kompetenzzentrum von EADS, untersucht stets neue Wege, um Produk
die Gruppe – bestehend aus
tionsprozesse zu verbessern. Eines der jüngsten Aktivitätsfelder ist der Einsatz des Direkten
Airbus, Astrium, Cassidian und
Metall-Laser-Sinterns (DMLS) – eine Technologie, die EADS IW nutzt, um die Vorteile eines nach
Eurocopter – einen Umsatz
haltigen Herstellungsverfahrens und von Bauteilen mit optimierter Konstruktion zu erforschen.
von 49,1 Mrd. € und beschäf-
Mit DMLS werden Prototypen von Bauteilen wie Landeklappenscharniere für Airbus produziert.
tigte 133.000 Mitarbeiter. Anschrift
Herausforderung
Systemen sind eine sogenannte
der Entscheidung für Design- und
EADS Innovation Works
Mit seiner Vision 2020 möchte
Life-Cycle-Kooperation einge
Produktionslösungen spielen,
Building 20A1
EADS für das 21. Jahrhundert
gangen. Die gemeinsame Studie
definierte EADS IW neue Kriterien
Golf Course Lane
gerüstet sein. Neben Umwelt
gab ein besseres Verständnis für
für den „Technology Readiness
Filton, Bristol BS34 7QQ (UK)
aspekten als Schlüsselfaktoren
bestimmte Industrieanforderungen
Level“ (TRL, dt.: Grad der Bereit-
zählen Nachhaltigkeit und Kosten-
und einen Überblick über die tech-
schaft für neue Technologien)
reduzierung sowohl bei den Her-
nologischen Leistungen von EOS,
und setzte einen Schwerpunkt
stellungsprozessen als auch in der
was Qualität, Nachhaltigkeit und
auf Nachhaltigkeit. Der Bereich
Betriebsphase der einzelnen Bau-
Umweltkriterien betrifft.
Forschung und Technologie muss
teile zu den Forschungsschwer-
bei der Luft- und Raumfahrt-
punkten. EADS IW als Kunde und
Da Qualität, Kosten und Umwelt-
sparte von EADS neun TRL-Pro-
EOS als Hersteller von DMLS-
effekte eine wesentliche Rolle bei
zesse bestehen, bevor eine neue Technologie für die Verwendung in der Produktion als geeignet angesehen wird. Für jede TRLÜberprüfung wird ein bestimmter Reifegrad festgelegt; Kriterien sind Leistungsfähigkeit, Technik, Herstellung, Betriebsreife sowie Wertschöpfung und Risiken. In jedem dieser Kriterien müssen
Ein weiteres Beispiel für verbessertes Bauteildesign: Prototyp einer topologie optimierten Halterung eines Airbus A380, die im DMLSVerfahren aus Edelstahlpulver gefertigt wurde, und die herkömmliche Halterung im Hintergrund (Quelle: EADS).
neue Komponenten existierende übertreffen. Von der Studie wurde erwartet, dass CO 2 -Emissionen verringert und eine höhere Energie- und Rohstoffeffizienz sowie ein
optimiertes Recycling erzielt
Titan verglichen. Messkriterium
und Feinguss, die Frage der
dafür ist der Austausch der
werden können. Die Analyse des
war der Energieverbrauch über
Skalierbarkeit muss noch
EOSINT M 270 durch die EOSINT
Energieverbrauchs berücksichtigte
die gesamte Lebensdauer. Mit
untersucht werden. Die Zusam-
M 280, die Titan statt Stahl
neben der Produktionsphase auch
DMLS konnte das optimierte
menarbeit hat dennoch einige
verwendet und somit die CO 2 -
Aspekte wie Beschaffung und
Design umgesetzt werden – ein
beeindruckende Ergebnisse
Emissionen senkt. DMLS hat
Transport der Rohmaterialien, den
wichtiger Aspekt, da die Betriebs-
hervorgebracht: Durch das opti-
das Potenzial, zur Senkung des
Argonverbrauch für den Zerstäu-
phase in der Regel 100 Mal so
mierte Design der Landeklappen-
Gewichts künftiger Luftfahrzeuge
bungsprozess des Metallpulvers
bedeutungsvoll ist wie die stati-
scharniere kann das Flugzeug
beizutragen. Die Rohstoffeinspa-
und das Gesamtabfallaufkommen
schen Phasen (z. B. Herstellung
gewicht um etwa 10 kg verringert
rungen sind verbunden mit mehr
währenddessen.
des Teils). Der Energieverbrauch
werden. Das ist beachtlich, denn
Nachhaltigkeit unter Beibehal-
der Scharniere über ihre gesamte
in der Luftfahrtindustrie zählt
tung aller Sicherheitsvorgaben.
Lösung
Lebenszeit einschließlich Herstel-
jedes Kilogramm. Außerdem
Ein von EADS IW durchgeführtes
lungs- und Betriebsphase konnte
wurden die CO 2 -Emissionen um
„Streamline Life Cycle Assess-
um fast 40 % gesenkt werden,
fast 40 % und der Verbrauch
ment” (SLCA, dt.: Analyse der
trotz des höheren Energieverbrauchs
an Rohmaterialien im Vergleich
Umweltwirkungen von Produkten
beim Herstellungsprozess.
zum Feingussverfahren um
„Die Designfreiheit und öko-
25 % reduziert.
logische Aspekte sind die
über die gesamte Lebenszeit hinweg) zeigte u. a. die potenziel-
Im nächsten Schritt wurden die
len Vorteile der DMLS-Techno
„statischen Phasen“ ausgewertet.
„DMLS bietet eine Reihe von
des DMLS. Wie unsere Studie
logie hinsichtlich Kosten und
Der Herstellungsprozess des
Vorteilen, da es die Konstruktions-
mit EOS gezeigt hat, können wir
Nachhaltigkeit während der
konventionellen Bauteils wurde
optimierung und die anschlie
sowohl Strukturen verbessern
Betriebsphase der Landeklappen-
mit dem des von EADS weiter
ßende Herstellung in Kleinserie
und zweckbestimmte Funktio
scharniere des Airbus A320.
entwickelten Scharniers aus Titan
unterstützen kann. Die gemein
nalität einbinden als auch die
EOS-Testergebnisse stützten die
verglichen. Das neuartige Bauteil
same Studie hat belegt, dass
Ökobilanz signifikant verbessern.“
Daten von EADS IW und in einem
wurde zunächst im Feinguss
DMLS das Potenzial hat, zuguns-
weiteren Schritt auch Testergeb-
verfahren und dann mit einem
ten der CO 2 -Bilanz leichte und
„Mit Blick auf Ökologie und
nisse eines Rohstoffzulieferers
EOS-System hergestellt. Der
nachhaltige Teile hervorzubringen“,
Design vermögen optimierte
Gesamtenergieverbrauch für die
sagt Jon Meyer von EADS IW.
Strukturen das Gewicht von
Herstellung des Scharniers ist
„Die Kooperation zwischen Kunde
Teilen zu reduzieren, was die
geringfügig niedriger, wenn vom
und Zulieferer ist bemerkenswert.
CO 2 -Emissionen senkt. Ich
Feingussverfahren auf die Anlage
Die offene Herang ehensweise
sehe ein gewaltiges Potenzial
von EOS gewechselt wird. Der
führte zu einem beispiellosen
in der DMLS-Technologie
Vorteil der EOS-Technologie: Es
Informationsaustausch – eine
für zukünftige Luftfahrzeug
wird nur so viel Material verwen-
neue Messlatte für zukünftige
generationen, sowohl was
det, wie für das Bauteil nötig ist.
Studien über die Einführung und
die Entwicklung als auch die
Der Materialverbrauch kann somit
Implementierung neuer Technolo-
Herstellung anbelangt.“
um bis zu 75 % reduziert werden.
gien und Prozesse.“
Ergebnisse
Ein Teil des Projekterfolgs liegt
ALM-Forschungsteams bei
Die Studie konzentrierte sich nur
in der unermüdlichen Suche nach
EADS Innovation Works
auf den Vergleich zwischen DMLS
Verbesserungen. Ein Beispiel
(Metallpulver) – eine in dieser Ausführlichkeit bisher einzigartige Herangehensweise. Gemeinsam wurden die Informationen hinsichtlich der Umweltauswirkungen vertieft: Die neuen Scharniere sollten leichter sein, um den Energieverbrauch in der Einsatzphase signifikant zu senken.
ausschlaggebenden Vorteile
Zunächst wurden die in Stahl gegossenen Scharniere mit den additiv gefertigten Teilen mit optimierter Konstruktion aus
Jon Meyer, Leiter des
EOS GmbH Electro Optical Systems Hauptniederlassung Robert-Stirling-Ring 1 D-82152 Krailling bei München Tel.: +49 89 893 36-0 Fax: +49 89 893 36-285 EOS Niederlassungen EOS France Tel.: +33 437 49 76 76 EOS India Tel.: +91 44 28 15 87 94 EOS Italy Tel.: +39 02 33 40 16 59 EOS Korea Tel.: +82 32 552 82 31 EOS Nordic & Baltic Tel.: +46 31 760 46 40 EOS of North America Tel.: +1 248 306 01 43 EOS Singapore Tel.: +65 6430 05 50 EOS Greater China Tel.: +86 21 602307 00 EOS UK Tel.: +44 1926 62 31 07 www.eos.info •
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Stand 7/2013. Technische Änderungen vorbehalten. EOS ist nach ISO 9001 zertifiziert.
