Eignet sich 3D-Druck für die Luftfahrt? Der Luftfahrtkonzern Airbus hat auf der Ila ein kleines, 3D-gedrucktes Flugzeug vorgestellt. Aus dem Drucker auf die Startbahn - die Tragflächen, der Rumpf, die Leitwerke kommen aus dem 3D-Drucker, werden angebracht - und ab geht es in die Luft. Ganz so einfach war es nicht, aber eine Expertengruppe beim Luftfahrtkonzern Airbus hat ein Flugzeug mit einem 3D-Drucker hergestellt.
Thor, die Kurzform für Testing High-Tech Objectives in Reality, ist ein flugfähiger Teststand, um neuartige Technologien zu testen. Auf der Internationalen Luft- und Raumfahrtausstellung in Berlin (Ila), präsentierte Airbus das Flugzeug. Damit zeigt das Unternehmen die Zukunft im Flugzeugbau: Neuartige Formen und Techniken für die Fertigung sollen es möglich machen, leistungsfähige, leichte und preisgünstige Bauteile für Flugzeuge herzustellen.
Die Mischung 3.7165 (titan grad 5) weist eine geringe Dichte, Beständigkeit gegen Korrosion sowie anspruchsvolle mechanische Eigenschaften auf. Bei dieser Sorte handelt es sich um die häufigste Titanlegierung. Stainless hat mehrere qualifizierte Quellen sowie unterschiedliche Durchmesser auf Lager, die es ermöglichen, die Anforderungen für die Verarbeitung optimal zu erfüllen. Dieses Produkt kann nach Maß angefertigt oder in Rohlinge geschnitten werden.
Jedes Material wird mit einem Ursprungszertifikat des Herstellers ausgeliefert, um eine vollständige Transparenz und Rückverfolgbarkeit zu ermöglichen.
Unter der Oberfläche ist Thor bionisch
Von außen betrachtet erscheint Thor wie ein normales Flugzeug. Aber unter der Oberfläche haben die Fachleute unterschiedliche bionische Stabwerke verbaut, welche den Rumpf entsprechend stützen. So zum Beispiel ein Isogrid. Dabei handelt e sich um eine Struktur aus in Dreiecken angeordneten Rippen, die eine 0,1 Millimeter starke Außenhaut umspannt. Diese Strukturen machen das Flugzeug leichtgewichtig: Thor ist 3,5 Meter lang, verfügt über eine Spannweite vom 3,7 Metern und wiegt nur etwas mehr als 20 Kilogramm.
Angefertigt wurde das komplexe Tragwerk nicht mit den üblichen Fertigungsmethoden, sondern mit einem 3D-Drucker. Der erstellte Thor Schicht für Schicht aus Polyamid und zwar per selektivem Lasersintern. Allerdings nicht in einem Stück - dafür ist der Drucker zu klein gewesen.
Der Drucker benötigte dafür sieben Wochen
Mehr als sechzig Komponenten mussten für den Rumpf und sie Tragflächen aufgebaut werden. Dementsprechend dauerte der Flugzeugdruck: Sieben Wochen benötigte der Drucker dafür. Eine zusätzliche Woche waren die Mitarbeiter von Airbus damit beschäftigt, diese zusammenzusetzen.
Zum ersten Mal geflogen ist Thor vor etwa einem Jahr auf dem Sportflugplatz in Stade bei Hamburg - bei ziemlich schlechten Bedingungen. Es zeigte sich, dass das Design nicht nur leicht, sondern auch tragfähig ist: Thor konnten der Schneeregen und der Sturm ebenso wenig anhaben wie eine harte Landung.
Halterung stellt gegen die Zugmaschine auf 1 - 0
Das unscheinbare Bauteil verbindet die Kabine des Piloten über Zug- und Druckstreben mit dem Rumpf. Üblicherweise wird das Teil, das ein Gewicht von mehr als eineinhalb Tonnen tragen muss, mittels einer Fräse hergestellt.
Diese Halterung haben die Fachleute im Design entsprechend optimiert und dann mit 3D-Druckern im Laserschmelzverfahren hergestellt. Der Test des Bauteils, das bereits 30 Prozent weniger an Gewicht aufwies als das gefräste Bauteil, verlief erstaunlich: Bei Zugbelastung von sechs Tonnen seien "alle Schrauben weggeflogen", erzählen die Experten Schäfer. Sie haben die Schrauben einer ersetzt und ein weiteres Mal getestet. Bei einer Belastung von zehn Tonnen hat der Versuchsaufbau aufgegeben.