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23.03.2017

 

 

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MTU: Flugzeuge brauchen Schub

Verdichter und Turbinen made by MTU gehören weltweit zu den Besten. Auch bei Fertigungsverfahren zählt das Unternehmen mit Hauptsitz in München rund um den Globus zu den Top-Adressen. MTU Aero Engines mit 8.200 Mitarbeitern und knapp drei Milliarden Euro Jahresumsatz sorgt seit Jahrzehnten für Schub am Himmel.

Leichtere Bauteile


Zu den Hightech-Verfahren gehören das Laserformbohren zur Realisierung von Kühlluftbohrungen in Hochdruckturbinen sowie Adaptives Fräsen, Reibschweißen und Präzises Elektrochemisches Abtragen (Precise Electrochemical Machining = PECM) zur Fertigung von Blisks. Generative Verfahren erobern mehr und mehr die Szene: so das selektive Laserschmelzverfahren, das Bauteile Schicht um Schicht entstehen lässt. Das spart Produktionszeit, beschleunigt Innovationszyklen, führt zu leichteren, funktionaleren Bauteilen und senkt die Entwicklungskosten.

„Zauberwort“ Blisk

Blisks (Blade Integrated Disks) sind Hochtechnologie-Bauteile, bei denen Scheibe und Schaufeln integral gefertigt und nicht mehr zusammengesteckt werden. Das erhöht die Festigkeit und verringert das Gewicht. Zum Einsatz kommen Blisks in Niederdruck- und Hochdruckverdichtern militärischer und ziviler Anwendungen. Die MTU fertigt pro Jahr etwa 600 Stück; 2020 sollen es 3.000 Exemplare sein. Um das zu schaffen, entsteht derzeit auf dem Münchner Werksgelände das Blisk-Kompetenzzentrum.

Airbus A380

Das Laserformbohren entwickelten die MTU-Profis und besitzen dafür gar das Weltpatent. Dieses Verfahren kombiniert das Laserbohren sowie das Laserstrahlabtragen. Es ist eine Schlüsseltechnologie zur Herstellung noch effizienterer Turbinen. Mit dem Laser werden Kühlluftlöcher trichterförmig in Lauf- und Leitschaufeln der Hochdruckturbine gebohrt, wodurch sich der Luftstrom besser auf der Oberfläche des Bauteils verteilen kann. Das senkt den Bedarf an Kühlluft und verbessert die Effizienz. Beim GP7000, dem Antrieb des Mega-Airbus A380, erhöht sich der Wirkungsgrad der Hochdruckturbine beispielsweise um ein Prozent – der Kraftstoffverbrauch sinkt dadurch ebenfalls um ein Prozent.

Die Verfahren

Große Blisk-Schaufeln aus Titan werden mittels Linearem Reibschweißen einzeln mit der Scheibe verbunden und anschließend durch Adaptives Fräsen angepasst; mittlere und kleine Titan-Blisk-Schaufeln werden aus dem Vollen gefräst. Kleine und mittlere Blisk-Schaufeln aus Nickel – und somit aus einem schwer zu bearbeitenden Werkstoff - können auch mittels PECM hergestellt werden. Wie sonst beim Elektrochemischen Abtragen üblich entfällt hierbei eine Nachbearbeitung der Oberfläche. Das Verfahren steht kurz vor der Serienreife.

Anlange misst 20 Meter

Tandem-Blisks sowie Verdichtertrommeln – mehrere hintereinander geschaltete Verdichterstufen – entstehen durch Rotationsreibschweißen. Die weltweit größte und präziseste Anlage besitzt nach eigenen Angaben die MTU; sie steht in der bayerischen Landeshauptstadt. Entwickelt wurde die rund 20 Meter lange Anlage mit einem Doppelspindelkonzept, um eine größere Bandbreite an Bauteilen mit höchster Genauigkeit verschweißen zu können. Hergestellt werden Verdichtertrommeln bei einem Druck von 1.000 Tonnen.

Weniger Kraftstoff

Das Reibschweißverfahren ist für die MTU eine Schlüsseltechnologie zur Fertigung von Rotoren der nächsten Triebwerksgeneration, die aus höher belastbarem Material bestehen und wesentlich größer sind als herkömmliche Teile. Hergestellt werden können kompaktere und hochintegrale Verdichterrotoren aus Titan- und Nickelbasiswerkstoffen, die weniger wiegen und damit zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs des Triebwerks beitragen. Ebenfalls im Portfolio hat das Unternehmen das Induktive Hochfrequenz-Pressschweißen, das mittlere Titanschaufeln mit den Scheiben verbindet.

Generative Verfahren

Generative Verfahren sind innovative 3D-Druckverfahren, mit denen bei der MTU Bauteilprototypen hergestellt werden. Ein Verfahren ist das selektive Laserschmelzverfahren (Selective Laser Melting = SLM), bei dem zunächst das 3D-Modell des zu fertigenden Bauteils am Rechner in einzelne Schichten zerlegt wird. Nach diesem Bauplan baut ein Laser die Schichten nach und nach aus einem pulverförmigen Ausgangsmaterial auf. Die Pulverpartikel werden dabei lokal aufgeschmolzen und so miteinander verbunden. Mit dem Verfahren können komplexe Bauteile, die herkömmlich nicht oder nur sehr aufwendig gefertigt werden können, ohne den Einsatz von Werkzeugen hergestellt werden. Dank seiner Flexibilität eignet sich das Verfahrens insbesondere für die Fertigung von Kleinserien oder individuell aufgebauten Bauteilen.

Die MTU Aero Engines entwickelt, fertigt, vertreibt und betreut zivile und militärische Luftfahrtantriebe sowie Industriegasturbinen. In der zivilen Instandhaltung ist die MTU Maintenance der weltweit größte unabhängige Triebwerksinstandhalter.

Text: Erwin Halentz
Fotos: MTU Aero Engines

 


Veröffentlicht am: 25.09.2012

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