Additive Manufacturing - Chancen für den Mittelstand. Hamburg, 20. Oktober 2015 Klaus Mueller

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1 Additive Manufacturing - Chancen für den Mittelstand Hamburg, 20. Oktober 2015 Klaus Mueller

2 Die Flugzeugflotte wächst in gleichem Maß über Auslieferungen in den nächsten 20 Jahren AC in Service RPM (bn) Aircraft in service Future fleet Traffic RPM (bn) 2 Source: Airline Business Monitor, June 2013, All Commercial Jet Aircraft (Airliners >100seats + RJs)

3 Über Flugzeuge sind bestellt (8-9 Jahre) Airbus Boeing Embraer* 515* Backlog >9 yrs production Irkut 112 Bombardier Others W/B N/B RJs Source: Ascend, Airbus, Boeing, Bombardier, Embraer, COMAC; Irkut, * no Exec Jets included, September 2015

4 In den kommenden 4 Jahren wird die Produktionskapazität um über 20% steigen Airbus: 50N/Bs per month Introduction of A350 New NB Line in Mobile/AL Shift to A320NEOs Boeing: Considers 60 N/Bs/month Shift from 737CL to MAXs Development of 777X New 787 Line in SC Bombardier: New CSeries Line Embraer: E-Jets under development New Entrants: COMAC/Irkut: New Narrowbody Introduction AC pa % WB s NB s A A A350 4

5 Key Trends in der Aerospace Supply Chain Neue Plattformen mit Advanced Aero Engines = NEO OEM IP Schutz OEM Ramp-Up und Vertikale Integration Neue MATERIALIEN (Ceramics, SuperAlloys, CarbonFibre) Additive Manufacturing Right Shoring / Low Cost Supply Chain Transparenz/ Big Data Reduzierte Supplier Base 5 NEU! Ölpreis!

6 Zukunft: Enabling Technologies in Aerospace Industry 4.0 stellt Interkonnektivität bereit Future Designs/Produktionsprozesse Automation, Einsatz Roboter Neue Materialen eingeführt: Composites/CFK und Ceramics Big Data: Nutzung zur Produktentwicklung und Optimierung Logistik 3D/AM-Technologie in AC und Engine Gewichtseinsparung Kostensenkung Complexity in design - umsonst Chancen Asset Management 6

7 Technologien als Enabler: Leichtbau, Funktionen sowie Kosten/Zeit Auswahlmethodik Technologie als Enabler Bauteileigenschaften Geometrie Funktionsanforderungen Randbedingungen Produktivität (z.b. Verfügbarkeit der Rohstoffe, Geschwindigkeit, Skalierbarkeit) Restriktionen (z.b. Bauteildimensionen und -geometrien, Qualitätssicherung) Leichtbau Mögliche Gewichtsreduktion durch Topologieoptimierung Abschätzung des optimierten Bauteilgewichts Funktion Mögliche Zusatz-funktionen des Bauteils Funktionsoptimierungen Kosten / Zeit Entwicklungskosten Rohstoffkosten Maschinen-, Werkzeug- und Personalkosten Vorlauf-/Prozesszeit Kapitalbindung Leichtbaupotential Funktionspotential Herstellungskosten/-zeit Wirtschaftlichkeit im Gesamtsystem 7

8 3D Drucken: Es entstehen neue Designfreiheiten konventionelles Design Freiformflächen Gitterstrukturen steigende Designkomplexität Airbus Innovation Cell & LZN Design Know-How limitiert auf Experten; fehlende Richtlinien und Konstruktionskataloge konventionelle Konstruktionsmethodik und 3D-CAD Software erschließt nicht das volle Potential der additiven Fertigung 3 D Drucken erfordert eine neue Produktentwicklungsmethodik 8

9 LeapX: Fuel Nozzle 18 -> 1 Teile Logistik: > Leadtime: 9 Monate -> 3 Wochen Source: GE publications,

10 Einführung in die Bionik nahezu unerschöpfliches Potential natürlicher Formen Image source: sciencefoto.de, Nachtigall, Hill, Matheck, bambus.de 10

11 3 D Lasertechnik ermöglicht bionische Produktinnovationen Bionische Produkte durch 3D Laser Additive Manufacturing Bionische Flugzeugteile & 3 D XXL- Lasertechnik: Künftige bionische Produkte Bionisches Fahrzeug: Bionisches Flugzeug: Bionische Werkzeuge & Maschinenteile Bionisches Schiff: Neue Produktionstechnologien für profitablen Kundennutzen Quelle: BuV, Airbus, EDAG 11

12 EDAG Light Cocoon IAA 2015 New Spaceframe-Concept Hybrid Bionic Spaceframe: Hybrides Design Kombination von LAM-Knoten und Profilen Laserschweißen für minimalen Verzug Maximale Wirtschaftlichkeit und Flexibilität Intelligente Knoten Topologieoptimierung und Bionic Integrierte Spannsysteme fürs Schweißen Restriktionen des dünnwandigen Stahlgusses werden überwunden + = LAM - Knoten Profile Innovativer Space-Frame

13 3D gedruckter Fahrzeugrahmen für neue Produktkonzepte werkzeugarme Herstellung von Einzelteilen und Technologiedemonstratoren virtuelle Entwicklung einer hochfunktionalen Fahrzeugleichtbaustruktur neue Laserfügekonzepte und Fertigungslayouts Ein gemeinschaftliches Innovationsprojekt von: Weltpremiere auf der IAA 2015 im September 2015

14 Eine neue Supply Chain: Additive Manufacturing? OEM Tier 1 Tier 2 Engine Consortia OEMs entwickeln Know-How und bauen Supply Netzwerk auf Transfer über Tier 1 auf Zulieferkette Microfactories ermöglichen flexiblen Einsatz überall in der Wertschöpfungskette? MRO / Repairs mit grossem Potential XIAN Aero Engines PLC Tier AM X Raw Material Supplier Spätestens in 5 Jahren beginnt die Entwicklung neuer Flugzeuge Produktentwicklung mit 3D Erfahrung 14

15 Wie findet AM seinen Weg in die Luft- und Raumfahrt Supply Chain? Ramp-Up Production, NEO Generation Upgrades / Modifications Introduction NGSA, E-Fan? New RJ? New Entrants New-W/B Gen System integration W/B Introduction E-Jets? Treiber OEMs Transfer in neue Chance Designs / (Einstiegsphase Engines) Substitution existierender Chance Bauteile / DESIGNS Aufbau Chance Design und Fertigungs-KnowHow Chance Einführung in Ausbildung Nutzung neuer BIONIC Designs bei neuen A/C Plattformen Umsetzung der Vorgaben durch OEMs/ Tier 1 Chance Generationswechsel Design -> Bionic Übernahme von Versorgungsnetzwerken BIONIC = STANDARD DESIGN/FERTIGUNG Design und Know-How Aufbau Aufbau spezifischer OEM- Fertigungsnetzwerke Chance (z.b. GE, AI, GKN, BOE, MTU) Chance Entstehung unabhängiger AM- Fertigungsnetzwerke (NEU in Supply Chain) Breitflächige Nutzung AM- Fertigung / Automatisierung Geschäftsmodelle 15

16 Lösungskompetenzen für die gesamte Wertschöpfungskette stammen von den Light Experts O EXPERTS Forschung Ausbildung Entwicklung Weiterbildung Bionic Production Light Alliance Community

17 Prof. Dr.-Ing. C. Emmelmann LZN Laser Zentrum Nord GmbH Am Schleusengraben Hamburg-Bergedorf 17