Hamburg, den 19. April 2013 Marius Lakomiec, MTU Aero · PDF fileChancen und Herausforderungen...

Chancen und Herausforderungen für die Serienfertigung von Triebwerksbauteilen mittels Metall-Lasersintern

Marius Lakomiec, MTU Aero EnginesHamburg, den 19. April 2013

19. April 2013 MTU - Rapid Technologien 2

Agenda

Prozesskette und Einführungsstrategie2.

Umsetzung in Kategorien – die Potenziale3.

MTU und Team Rapid-Technologien1.

Ausblick: Chancen und Herausforderungen4.

Das MTU-Geschäftsmodell basiert auf 3 Säulen

ZivileInstandhaltung 38,3 %

Umsatz 2012 Stärken

Umsatz gesamt =3.378,6 Mio. €

Ziviles OEM-Geschäft 46,9 %

Militärisches Geschäft 14,8 %

Ziviles Triebwerksgeschäft• Ausgewogenes Produktportfolio• Hoher Anteil an zukunftsträchtigen Programmen

Zivile Instandhaltung• Weltweit größter unabhängiger Instandhalter• Zugang zu wachstumsstarken Segmenten

(V2500, CFM56, PW1000G, GE90, CF34)

Militärisches Geschäft• Teilnahme an europäischen Schlüsselprogram-

men mit Entwicklungsverantwortung für die Systeme

• Beteiligung am US-Militärmarkt• Führender Partner der Bundeswehr für Triebwerke

19. April 2013 3MTU - Rapid Technologien

PW4000 Growth GP7000 CF6 PW2000 V2500

Airbus A319,A320, A321,Boeing MD-90

Boeing 757, Boeing C-17,(milit.: F117)

Airbus A380 Airbus A300, A310, A330,Boeing 747, 767,MD-11

Boeing 777

GEnx

Boeing 787 DreamlinerBoeing 747-8

PW6000

Airbus A318

JT8D-200

Boeing MD-80-Series

PW300

Learjet 60, Do328JET, Gulfstream G200, Hawker 1000,Dassault Falcon 7X, Cessna Sovereign

PW500

Cessna Bravo,Cessna XLS

PW1000G

Airbus A320neoMitsubishi Regional Jet (MRJ), Bombardier CSeries,Irkut MS-21Embraer E-170/E-190

PW800

Langstrecken-Geschäftsflugzeuge, Regionalflugzeuge, Narrowbodies

19. April 2013 4

Die zivile Anwendungspalette

MTU - Rapid Technologien

Die militärische Anwendungspalette

Tyne

TransallBreguet Atlantic

T64

Sikorsky CH53-G

MTR390

EurocopterTiger

250-C20

PAH-1

GP7000

EurofighterTyphoon

EJ200

Panavia Tornado

RB199

F4-Phantom II

J79

F-16

F110

TP400-D6

Airbus A400M

GE38

Sikorsky CH53-K

F/A-18 Hornet

F414 / F404

19. April 2013 5MTU - Rapid Technologien


Team Rapid-Technologien

Aufgabenbereich

Beschaffung und Fertigung von Rapid Prototyping Bauteilen

Beschaffung von generativ gefertigten Vorrichtungs- und Sonderbauteilen

Beschaffung von Rig-/E-Hardware

Generative Fertigung und Verfahrensentwicklung

Optische 3D-Messung

Reverse Engineering


MTU-Maschinenpark

seit Dezember 2011:

3 Fertigungsanlagen (M280)

1 Technologieanlage (M270)

Gesamt: 4 Anlagen

seit Oktober 2012:

1 weitere Fertigungsanlage (M280)

1 weitere Technologieanlage (M280)

Gesamt: 6 Anlagen

Weitere Anlagen in Planung


Agenda






CAD-Modell Generative Rohteilfertigung Optische Messung

Spanende FertigbearbeitungSchlussprüfungFertigteil

Prozesskette Generative Fertigung

► Prozesskette grundsätzlich kurz► Oberflächenqualität erfordert Nacharbeit► Zulassung für Triebwerksanwendungen sehr komplex

Strategie Prozesseinführung


Herstellung von Fertigungshilfsmitteln,Rig- und E-Hardware

Phase 1: Vorrichtungen, Rig

Wirtschaftliche Herstellung von Rohteilen als Substitution für heutige Gussrohteile

Herstellung von funktionalen Strukturen zur Gewichts und Herstellkostenreduktion (z.B. bionische Bauteile)

Phase 3: Neue Bauweisen

Phase 2: Substitution

► Schrittweise Einführung generativer Fertigungsverfahren.► Rasante technische Weiterentwicklung ist zu erwarten.► Voraussetzung für Kostenreduktion und Einführung neuer Bauweisen

Aktuelle Technologie (M280) Weitere Prozessentwicklung erforderlich Weitere Technologieentwicklung


Kategorie 0 Kategorie 2 Kategorie 3 Kategorie 4 Kategorie 5

Boroskop-AugenKleine Anbauteile

Dichtungs-Träger

Outer AirsealsShrouds

Inner Air SealsInterstage Seals

Verstell-LeitschaufelnBladesWaben-Dichtung

Panels FairingsLager-Gehäuse

Kategorie 1

Qualitätsanforderungen

Machbarkeit

Kategorie n

Neues Design

Kategorisierung Triebwerksteile


Agenda






Phase 1Herstellung von RIG-Teile, Fertigungshilfsmitteln und Entwicklungs-Hardware

Spülelektroden

(PECM)

Kostenreduzierung

Flexibilität und Zeitersparnis

Ermöglichung neuer Bauweisen

► Ziele:

Kühlmittel-Spritzdüsen

(Schleifen)

Leitgittersegmente mit integrierter Wabe und Instrumentierung (HDV)

Ca. 200 generativ hergestellte Materialnummern / Jahr (Polyamid & Metall)


Phase 2Wirtschaftliche Herstellung von Rohteilen als Substitution für heutige Gussrohteile

Reduktion der Rohteilkosten

Ersatz von Gussteilen und kleinen Dreh-Frästeilen

Erhalt von Wertschöpfung

Weiterentwicklung und Qualifizierung des Prozesses

Qualifizierung von Werkstoffen

Erhöhung der Produktivität

► Ziele:

► Üblicher Vorgang bei neuen Technologien


Euphorie (2011)

Erkenntnisse (2012)

Ernüchterung (2012)

Industrialisierung (2013…2014)

Phase 2Erste Erfahrung mit Substitutions-BauteilenMTU SLM-Lernkurve

Zeitleiste

Sic

htw

eise

Boroskopaugen PW1133G NEO

Alle Entwicklungstriebwerke mit SLM-Teilen bestückt

Produktionsstart 2013

Hochlauf 2015

Phase 2Erste Bauteile Erste Erfolge



Generative Verfahren – Qualitätssicherung

Übersicht

► Schichtweiser Aufbau bietet sich für umfangreiche Prozessüberwachung an► Einsatz von Ultraschall, optischen Systemen und Wirbelstrom denkbar► Korrelation von Messdaten und Werkstoffkennwerten erforderlich

Messtechnische Sicht


VOR

Pulver

Anlagen Zustand

Maschinen Rüstung

► Sicherung eines stabilen Prozesses► Reproduzierbarkeit Bauteilqualität

WÄHREND

dem Bauprozess

Bauparameter

Online-Prozess-Kontrolle

NACH

FPI

X-Ray

Sichtprüfung

Materialprüfung

Phase 2QualitätssicherungProzesskette


Phase 3Herstellung von neue Bauweisen mit funktionalen Strukturen zur Gewichts- und Herstellkostenreduktion (bionische Bauteile)

Schaffung neuer Designmöglichkeiten

Entwicklung neuer Werkstoffe► Ziele:

Integration von Baugruppen

Neues Leichtbau-Design

Strukturmechanische Optimierung


Agenda






Kostenreduzierung bei geringen Stückzahlen

Steigerung Automatisierungsgrad

Zulassung von neuem innovativen Design, zur Einsparung von Gewicht und Kosten

Technologie ist noch nicht vollends entwickelt, es treten aber bereits erste Anwendungen auf

Datenbasis für Werkstoffkennwerte muss ausgebaut werden

QS-Systeme für Triebwerksteile müssen weiter entwickelt werden

Ausblick: Chancen und Herausforderungen

Kostensenkung

Wettbewerbsfähigkeit

Chancen Neues Design


Nächste Schritte

FHMI, Rig- und E-Hardware► Potenziale ausschöpfen

► Flächendeckender interner Einsatz

Substitution► Ermittlung statistisch abgesicherter Werkstoffkenn-

werte für bereits generativ herstellbare Werkstoffe

► Entwicklung weiterer Werkstoffe für den Einsatz im

Heißgasbereich

► Qualitätssicherungssystem, Prozessüberwachung

► Erschließung externer Märkte

Neue Bauweisen► Entwicklung von Auslegungstools

► Werkstoffentwicklung

Herstellung von funktionalen Strukturen zur Gewichts- und Herstellkostenreduktion

Wirtschaftliche Herstellung von Rohteilen als Substitution für heutige Gussrohteile

Herstellung von FHMI, Rig- und E-Hardware mit Prototypenanlagen bei externen Zulieferern

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!


Baugruppen eines Getriebefans


Baugruppen eines militärischen Triebwerks

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