Chancen und Herausforderungen für die Serienfertigung von
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Chancen und Herausforderungen für die Serienfertigung von
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 2 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. € MTU - Rapid Technologien Militärisches Geschäft • Teilnahme an europäischen Schlüsselprogrammen mit Entwicklungsverantwortung für die Systeme • Beteiligung am US-Militärmarkt • Führender Partner der Bundeswehr für Triebwerke 3 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 19. April 2013 MTU - Rapid Technologien V2500 4 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 19. April 2013 Transall Breguet Atlantic MTU - Rapid Technologien Eurofighter Typhoon GE38 Sikorsky CH53-K T64 Sikorsky CH53-G MTR390 Eurocopter Tiger 250-C20 PAH-1 5 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 19. April 2013 MTU - Rapid Technologien 6 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 19. April 2013 MTU - Rapid Technologien 7 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 8 Prozesskette Generative Fertigung CAD-Modell Generative Rohteilfertigung Fertigteil Schlussprüfung Optische Messung Spanende Fertigbearbeitung ► Prozesskette grundsätzlich kurz ► Oberflächenqualität erfordert Nacharbeit ► Zulassung für Triebwerksanwendungen sehr komplex 19. April 2013 MTU - Rapid Technologien 9 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 19. April 2013 MTU - Rapid Technologien 10 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) 19. April 2013 MTU - Rapid Technologien Weitere Prozessentwicklung erforderlich Weitere Technologieentwicklung 11 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 12 Phase 1 Herstellung von RIG-Teile, Fertigungshilfsmitteln und Entwicklungs-Hardware Ca. 200 generativ hergestellte Materialnummern / Jahr (Polyamid & Metall) Spülelektroden Kühlmittel-Spritzdüsen (PECM) (Schleifen) ► Ziele: 19. April 2013 Leitgittersegmente mit integrierter Wabe und Instrumentierung (HDV) Kostenreduzierung Flexibilität und Zeitersparnis Ermöglichung neuer Bauweisen MTU - Rapid Technologien 13 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: 19. April 2013 Weiterentwicklung und Qualifizierung des Prozesses Qualifizierung von Werkstoffen Erhöhung der Produktivität MTU - Rapid Technologien 14 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 19. April 2013 MTU - Rapid Technologien 15 Phase 2 Erste Bauteile Erste Erfolge Boroskopaugen PW1133G NEO Alle Entwicklungstriebwerke mit SLM-Teilen bestückt Produktionsstart 2013 Hochlauf 2015 19. April 2013 MTU - Rapid Technologien 16 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 19. April 2013 MTU - Rapid Technologien 17 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 19. April 2013 MTU - Rapid Technologien 18 Phase 3 Herstellung von neue Bauweisen mit funktionalen Strukturen zur Gewichts- und Herstellkostenreduktion (bionische Bauteile) Integration von Baugruppen Neues Leichtbau-Design Strukturmechanische Optimierung ► Ziele: 19. April 2013 Schaffung neuer Designmöglichkeiten Entwicklung neuer Werkstoffe MTU - Rapid Technologien 19 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 20 Ausblick: Chancen und Herausforderungen 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 19. April 2013 MTU - Rapid Technologien 21 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 19. April 2013 MTU - Rapid Technologien 22 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Baugruppen eines Getriebefans 19. April 2013 MTU - Rapid Technologien 24 Baugruppen eines militärischen Triebwerks 19. April 2013 MTU - Rapid Technologien 25