REGULUS – Ressourceneffiziente Fertigung von großvolumigen Luftfahrt-Strukturkomponenten

Als Schlüsselbranche muss die deutsche Luftfahrtindustrie innovative Fertigungsprozesse einsetzen, um ihre Konkurrenzfähigkeit langfristig zu sichern. Im Verbundprojekt REGULUS des fünften Luftfahrtforschungsprogramms (LuFo V-3) entwickelt das iwb zusammen mit fünf Projektpartnern eine Prozesskette bestehend aus additiven und spanenden Fertigungsverfahren zur ressourceneffizienten Herstellung von großvolumigen Luftfahrt-Strukturkomponenten aus Titanlegierungen.

Ausschnitt aus der lichtbogenbasierten additiven Fertigung
Schematische Darstellung der Prozesskette, die in REGULUS entwickelt werden soll
Das Konsortium

Motivation

Aktuell stellt der steigende Einsatz von schwer zerspanbaren Werkstoffen in der Luftfahrt (bspw. hochfeste Titanlegierungen mit einem Branchenwachstum von 15 % p. a.) eine besondere Herausforderung bei der Herstellung von großvolumigen Strukturbauteilen dar. Die bisherige Fertigung der Bauteile durch Zerspanung aus dem Vollmaterial führt bei einem Zerspanungsgrad von über 85 % zu einer immensen Werkstoffverschwendung. Hinzu kommen hohe Werkzeugkosten aufgrund des starken Verschleißes bei der Zerspanung von hochfesten Werkstoffen. Dies führt in Summe zu sehr hohen Fertigungskosten.

Zielsetzung

Das Forschungsprojekt REGULUS zielt auf die Entwicklung und Umsetzung einer Prozesskette zur ressourcenschonenden Fertigung von Großstrukturen aus Titanwerkstoffen ab. Das zentrale Element des Lösungsansatzes bildet die lichtbogenbasierte additive Fertigung von Rohkonturen, um den Zerspanungsgrad zu verringern. Dadurch soll eine Reduzierung des derzeitigen Werkstoffeinsatzes um 90 % umgesetzt werden.

Vorgehen

Im Projekt wird eine ortsübergreifende und überbetriebliche Fertigungskette bei zwei kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) aufgebaut. Die Prozesskette besteht aus der additiven Fertigung von endkonturnahen Rohlingen, aus einem geeigneten Nachbehandlungsprozess und der spanenden Bearbeitung auf Endkontur. Eine digitale Vernetzung der Prozesskette ist erforderlich, um den nahtlosen Übergang zwischen den einzelnen Fertigungsschritten zu gewährleisten. Zudem gilt es, eine durchgängige Inline-Prozessüberwachung mit einer revisionssicheren Bauteilrückverfolgung umzusetzen, damit die Einhaltung der luftfahrtgerechten Bauteilqualität sichergestellt werden kann.

Die Entwicklung eines speziell angepassten Systems zur rechnergestützten Fertigung (engl.: Computer Aided Manufacturing, kurz: CAM) soll für eine Effizienzsteigerung bei der Planung und Durchführung der Werkstückfertigung sorgen. Des Weiteren bietet eine Schnittstelle zwischen CAM-System und Prozessüberwachung die Möglichkeit der Prozessoptimierung unter Zuhilfenahme von Ansätzen aus dem Bereich des maschinellen Lernens.

Dank

Das Forschungsprojekt REGULUS wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert (Förderkennzeichen 20W1709D) und vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V. betreut. Hierfür sei herzlich gedankt.

Info:
Laufzeit 01.01.2018 - 31.12.2021
Projektträger DLR
Förderer BMWi