Chancen und Herausforderungen für die Serienfertigung von

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Chancen und Herausforderungen für die
Serienfertigung von Triebwerksbauteilen
mittels Metall-Lasersintern
Marius Lakomiec, MTU Aero Engines
Hamburg, den 19. April 2013
Agenda
1.
MTU und Team Rapid-Technologien
2.
Prozesskette und Einführungsstrategie
3.
Umsetzung in Kategorien – die Potenziale
4.
Ausblick: Chancen und Herausforderungen
19. April 2013
MTU - Rapid Technologien
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Das MTU-Geschäftsmodell basiert auf 3 Säulen
Umsatz 2012
Stärken
Militärisches
Geschäft
14,8 %
Ziviles OEMGeschäft
46,9 %
Ziviles Triebwerksgeschäft
• Ausgewogenes Produktportfolio
• Hoher Anteil an zukunftsträchtigen Programmen
Zivile Instandhaltung
• Weltweit größter unabhängiger Instandhalter
• Zugang zu wachstumsstarken Segmenten
(V2500, CFM56, PW1000G, GE90, CF34)
Zivile
Instandhaltung
38,3 %
19. April 2013
Umsatz gesamt =
3.378,6 Mio. €
Militärisches Geschäft
• Teilnahme an europäischen Schlüsselprogrammen mit Entwicklungsverantwortung für die
Systeme
• Beteiligung am US-Militärmarkt
• Führender Partner der Bundeswehr für Triebwerke
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Die zivile Anwendungspalette
PW4000 Growth
GP7000
GEnx
CF6
PW2000
Boeing 777
Airbus A380
Boeing 787
Dreamliner
Boeing 747-8
Airbus A300,
A310, A330,
Boeing 747, 767,
MD-11
Boeing 757,
Boeing C-17,
(milit.: F117)
Airbus A319,
A320, A321,
Boeing MD-90
PW1000G
PW6000
JT8D-200
PW800
PW300
PW500
Airbus A320neo
Mitsubishi Regional
Jet (MRJ),
Bombardier CSeries,
Irkut MS-21
Embraer E-170/E-190
Airbus A318
Boeing
MD-80-Series
LangstreckenGeschäftsflugzeuge,
Regionalflugzeuge,
Narrowbodies
Learjet 60, Do328JET, Cessna Bravo,
Gulfstream G200,
Cessna XLS
Hawker 1000,
Dassault Falcon 7X,
Cessna Sovereign
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V2500
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Die militärische Anwendungspalette
F414 / F404
F110
EJ200
RB199
J79
Panavia Tornado
F4-Phantom II
GP7000
F/A-18
Hornet
F-16
Tyne
TP400-D6
Airbus A400M
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Transall
Breguet Atlantic
Eurofighter
Typhoon
GE38
Sikorsky
CH53-K
T64
Sikorsky
CH53-G
MTR390
Eurocopter
Tiger
250-C20
PAH-1
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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
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MTU-Maschinenpark
seit Dezember 2011:
3 Fertigungsanlagen (M280)
1 Technologieanlage (M270)
Æ Gesamt: 4 Anlagen
seit Oktober 2012:
1 weitere Fertigungsanlage (M280)
1 weitere Technologieanlage (M280)
Æ Gesamt: 6 Anlagen
Æ Weitere Anlagen in Planung
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Agenda
1.
2.
3.
4.
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Prozesskette Generative Fertigung
CAD-Modell
Generative Rohteilfertigung
Fertigteil
Schlussprüfung
Optische Messung
Spanende Fertigbearbeitung
► Prozesskette grundsätzlich kurz
► Oberflächenqualität erfordert Nacharbeit
► Zulassung für Triebwerksanwendungen sehr komplex
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Strategie Prozesseinführung
Phase 3: Neue Bauweisen
Herstellung von funktionalen Strukturen
zur Gewichts und Herstellkostenreduktion
(z.B. bionische Bauteile)
Phase 2: Substitution
Wirtschaftliche Herstellung von Rohteilen
als Substitution für heutige Gussrohteile
Phase 1: Vorrichtungen, Rig
Herstellung von Fertigungshilfsmitteln,
Rig- und E-Hardware
► Schrittweise Einführung generativer Fertigungsverfahren.
► Rasante technische Weiterentwicklung ist zu erwarten.
► Voraussetzung für Kostenreduktion und Einführung neuer Bauweisen
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Kategorisierung Triebwerksteile
Kategorie 0
Boroskop
Augen
Kleine
Anbauteile
Kategorie 1
Dichtungs-
Kategorie 2
Outer
Träger

Airseals
Shrouds
Kategorie 3
Kategorie 4
Kategorie 5
Inner Air Seals Verstell
Leitschaufeln
Interstage
Blades
Seals

Waben-
Panels
Fairings
LagerGehäuse
Kategorie n
Neues
Design
Dichtung
Qualitätsanforderungen
Machbarkeit
Aktuelle Technologie (M280)
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Weitere Prozessentwicklung erforderlich
Weitere Technologieentwicklung
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Agenda
1.
2.
3.
4.
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Phase 1
Herstellung von RIG-Teile,
Fertigungshilfsmitteln und
Entwicklungs-Hardware
Ca. 200 generativ hergestellte Materialnummern / Jahr (Polyamid & Metall)
Spülelektroden
Kühlmittel-Spritzdüsen
(PECM)
(Schleifen)
► Ziele:
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Leitgittersegmente mit
integrierter Wabe und
Instrumentierung (HDV)
Kostenreduzierung
Flexibilität und Zeitersparnis
Ermöglichung neuer Bauweisen
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Phase 2
Wirtschaftliche Herstellung von Rohteilen
als Substitution für heutige Gussrohteile
Reduktion der Rohteilkosten
Ersatz von Gussteilen und kleinen Dreh-Frästeilen
Erhalt von Wertschöpfung
► Ziele:
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Weiterentwicklung und Qualifizierung des Prozesses
Qualifizierung von Werkstoffen
Erhöhung der Produktivität
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Phase 2
Erste Erfahrung mit Substitutions-Bauteilen
MTU SLM-Lernkurve
Sichtweise
Euphorie (2011)
Erkenntnisse (2012)
Industrialisierung (2013…2014)
Ernüchterung (2012)
Zeitleiste
► Üblicher Vorgang bei neuen Technologien
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Phase 2
Erste Bauteile
Erste Erfolge
Boroskopaugen PW1133G NEO
Alle Entwicklungstriebwerke mit SLM-Teilen bestückt
Produktionsstart 2013
Hochlauf 2015
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Generative Verfahren – Qualitätssicherung
Übersicht
►
►
►
Messtechnische Sicht
Schichtweiser Aufbau bietet sich für umfangreiche Prozessüberwachung an
Einsatz von Ultraschall, optischen Systemen und Wirbelstrom denkbar
Korrelation von Messdaten und Werkstoffkennwerten erforderlich
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Phase 2
Qualitätssicherung
Prozesskette
VOR
Pulver
Anlagen Zustand
Maschinen Rüstung
►
►
NACH
WÄHREND
dem Bauprozess
Bauparameter
Online-ProzessKontrolle

FPI
X-Ray
Sichtprüfung
Materialprüfung
Sicherung eines stabilen Prozesses
Reproduzierbarkeit Bauteilqualität
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Phase 3
Herstellung von neue Bauweisen mit
funktionalen Strukturen zur Gewichts- und
Herstellkostenreduktion (bionische Bauteile)
Integration von Baugruppen
Neues Leichtbau-Design
Strukturmechanische Optimierung
► Ziele:
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Schaffung neuer Designmöglichkeiten
Entwicklung neuer Werkstoffe
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Agenda
1.
2.
3.
4.
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Kostensenkung
Wettbewerbsfähigkeit
Chancen Neues Design
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
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Nächste Schritte
Herstellung von FHMI, Rig- und
E-Hardware mit Prototypenanlagen bei
externen Zulieferern
FHMI, Rig- und E-Hardware
► Potenziale ausschöpfen
► Flächendeckender interner Einsatz
Wirtschaftliche Herstellung von
Rohteilen als Substitution für
heutige Gussrohteile
Substitution
► Ermittlung statistisch abgesicherter Werkstoffkennwerte für bereits generativ herstellbare Werkstoffe
► Entwicklung weiterer Werkstoffe für den Einsatz im
Heißgasbereich
► Qualitätssicherungssystem, Prozessüberwachung
► Erschließung externer Märkte
Herstellung von funktionalen
Strukturen zur Gewichts- und
Herstellkostenreduktion
Neue Bauweisen
► Entwicklung von Auslegungstools
► Werkstoffentwicklung
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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Baugruppen eines Getriebefans
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Baugruppen eines militärischen Triebwerks
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