KW 48

Helikoptertriebwerke schnell und leicht gemacht

Die Einspritzdüse ARRANO aus dem 3D-Drucker
Die Einspritzdüse ARRANO aus dem 3D-Drucker
Der 3D-Druck revolutioniert die Luftfahrt. Im öffentlichen Fokus stehen dabei vor allem Bauteile für Flugzeuge. Zu Unrecht: Helikopter bieten Paradebeispiele, was in Sachen additive Fertigung möglich ist. Etwa bei den Triebwerken, die einen Helikopter antreiben. Das Unternehmen Safran Helicopter Engines mit seiner Niederlassung in Deutschland will bereits in wenigen Jahren seine Hubschraubertriebwerke zu annähernd einem Drittel in 3D-Druck herstellen.

Im Vergleich zu den riesigen Turbinen eines Großraumflugzeuges sind die Antriebe eines Helikopters deutlich kleiner. Sie eignen sich daher besonders gut für 3D-Druckverfahren. Denn bislang können in erster Linie kleine Bauteile von maximal 40 Zentimetern mit den additiven Verfahren gedruckt werden.

Game Changer für den Hubschrauberbau

Die Auswirkungen der neuen Drucktechniken auf Entwicklung und Bau der Triebwerke sind enorm. So können damit etwa Teile produziert werden, die im Inneren Hohlräume aufweisen – bei herkömmlichen Guss- oder Fräsverfahren ist das nicht denkbar. Da Luft leichter ist als Metall, kann 3D-Druck das Gewicht der Bauteile um teils die Hälfte reduzieren, ohne dass die nötige Stabilität verloren geht. Im späteren Betrieb führt das zu deutlichen Einsparungen im Verbrauch und weniger CO2-Emissionen der Hubschrauber.

Auch die Herstellerseite profitiert: Triebwerksteile aus dem 3D-Drucker können sehr viel schneller neu entwickelt und produziert werden. Denn wo bislang aufwendig Gießformen entwickelt, getestet, verworfen und wieder neu erarbeitet werden mussten, können 3D-Vorlagen am Rechner erstellt und optimiert werden. Safran Helicopter Engines ist es so gelungen, die Entwicklungszeit von einzelnen Teilen von acht Monaten auf zwei zu verkürzen. Da in der Produktion anschließend weniger Energie verbraucht und das eingesetzte Material optimal und weitestgehend ohne Verschnitt oder Abfall genutzt wird, sinken zudem die Kosten um bis zu 30 Prozent.

Entwicklung steht erst am Anfang

Bereits seit 2015 produziert Safran Helicopter Engines Teile für mehrere Triebwerkstypen serienmäßig im 3D-Druck, etwa Brennstoffeinspritzdüsen und Teile der Brennkammer. Das Unternehmen war damit eines der ersten weltweit. Genutzt wird in erster Linie die Methode des Selektiven Laserschmelzen (SLM).

Ziel von Safran Helicopter Engines ist es, in den nächsten fünf bis zehn Jahren sämtliche Helikoptertriebwerke zu 30 Prozent in 3D-Druckverfahren herzustellen. Perspektivisch soll der Anteil sogar noch höher werden. Dafür entwickelt eine eigene Unternehmenseinheit Safran Additive Manufacturing die Technologien weiter und forscht an gänzlich neuen Möglichkeiten. Die Vision: Auch rotierende Teile sollen in 3D-Druck entstehen – dafür braucht es neue 3D-Drucktechnologien, damit die Teile den extremen Belastungen etwa durch Zentrifugalkräfte ausreichend standhalten.