Video zu 3D-gedruckter Türaufhängung mit SAAB als Projektpartner

Gefördert durch das europäische Forschungsprogramm Clean Sky 2 entwickelte das Fraunhofer EMI zwei unterschiedliche 3D-gedruckte Türaufhängungen für Verkehrsflugzeuge. Bei einer virtuellen Veranstaltung konnten die Projektergebnisse in einem Video demonstriert werden.

Die erfolgreiche Nutzung der Designfreiheiten im 3D-Druck mit neuen Technologien für Konstruktion, Fertigung und Qualitätssicherung ist ein wichtiges Innovationsfeld in der Luftfahrt. Neben weiter erhöhter Materialeffizienz im Leichtbau spielt vor allem auch die gleichbleibend hohe Sicherheit von Konstruktionslösungen eine wichtige Rolle für die Ausrichtung unserer Forschung.

Wir entwickelten neue Konstruktionsmethoden, basierend auf Algorithmen der Topologieoptimierung, die neben einem effizienten Kraftfluss gleichzeitig auch die Ausfallsicherheit durch alternative, zum Teil redundante Lastpfade sicherstellen. Diese neue Methodik wendeten wir für zwei hochbelastete Türaufhängungen für jeweils verschiedene Systemkonzepte der umliegenden Baugruppe einer Flugzeugladeklappe an.

Die untersuchte Türaufhängung dient jeweils als Schnittstelle zwischen der mit Spanten verstärkten Außenhaut der Klappe und dem hydraulischen Öffnungsmechanismus. Daher muss sie sehr hohe Belastungen, die durch den Hebel der Windkräfte entstehen, gleichmäßig an die angeschlossenen Bauteile übertragen. Für die verschiedenen Systemkonzepte, insbesondere die Dimensionierung der Spanten, haben wir mit unseren Algorithmen zwei völlig unterschiedliche materialeffiziente Geometrien entwickelt. 

Untersuchung der Prozesskette bei der 3D-Fertigung von Aluminium

Neben einer optimierten Funktion untersuchten wir auch die Prozesskette der 3D-Fertigung mit dem Laserstrahlschmelzverfahren von Aluminium und die resultierenden Materialeigenschaften. Insbesondere erarbeiteten wir eine Vielzahl von Experimenten zur Wechselwirkung der Geometrie und den Charakteristiken des schichtweisen Verschmelzens des Materials im Prozess. Wir untersuchten die Auswirkungen von Oberflächen- und Wärmenachbehandlung auf die Material- und Bauteileigenschaften. Außerdem stellten wir die Maßhaltigkeit durch einen hochaufgelösten 3D-Scan sicher. Durch eine umfassende Analyse der durchgeführten Experimente konnten wir verschiedene Abhängigkeiten beschreiben und Leitlinien erarbeiten, die in Zukunft die Anwendung des 3D-Drucks für topologieoptimierte Aluminiumbauteile erleichtern sollen.

Der interne Projektabschluss am EMI liegt schon mehr als ein Jahr zurück, doch Teilprojekte des Projektpartners SAAB beschäftigen sich weiterhin mit der Integration der vom EMI entwickelten Bauteile in neue Systemkonzepte für Ladeklappen. Im Rahmen eines virtuellen Demonstrationsevents wurden diese vorgestellt, und auch das EMI hatte die Möglichkeit, noch einmal die Ergebnisse in einem kurzen Video (siehe Link) darzustellen.