Chancen und Herausforderungen für die Serienfertigung von Triebwerksbauteilen mittels Metall-Lasersintern Marius Lakomiec, MTU Aero Engines Hamburg, den 19. April 2013
Agenda 1. 2. 3. 4. MTU und Team Rapid-Technologien Prozesskette und Einführungsstrategie Umsetzung in Kategorien die Potenziale Ausblick: Chancen und Herausforderungen 19. April 2013 MTU - Rapid Technologien 2
Das MTU-Geschäftsmodell basiert auf 3 Säulen Umsatz 2012 Militärisches Geschäft 14,8 % Ziviles OEM- Geschäft 46,9 % Stärken 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 % Umsatz gesamt = 3.378,6 Mio. Militärisches Geschäft Teilnahme an europäischen Schlüsselprogrammen mit Entwicklungsverantwortung für die Systeme Beteiligung am US-Militärmarkt Führender Partner der Bundeswehr für Triebwerke 19. April 2013 MTU - Rapid Technologien 3
Die zivile Anwendungspalette PW4000 Growth GP7000 GEnx CF6 PW2000 V2500 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 Langstrecken- Geschäftsflugzeuge, Regionalflugzeuge, Narrowbodies Learjet 60, Do328JET, Gulfstream G200, Hawker 1000, Dassault Falcon 7X, Cessna Sovereign Cessna Bravo, Cessna XLS 19. April 2013 MTU - Rapid Technologien 4
Die militärische Anwendungspalette F110 F414 / F404 EJ200 RB199 J79 GP7000 F-16 F/A-18 Hornet Eurofighter Typhoon Panavia Tornado F4-Phantom II TP400-D6 Tyne GE38 T64 MTR390 250-C20 Airbus A400M Transall Breguet Atlantic Sikorsky CH53-K Sikorsky CH53-G Eurocopter Tiger PAH-1 19. April 2013 MTU - Rapid Technologien 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) Gesamt: 4 Anlagen seit Oktober 2012: 1 weitere Fertigungsanlage (M280) 1 weitere Technologieanlage (M280) Gesamt: 6 Anlagen Weitere Anlagen in Planung 19. April 2013 MTU - Rapid Technologien 7
Agenda 1. 2. 3. 4. MTU und Team Rapid-Technologien Prozesskette und Einführungsstrategie Umsetzung in Kategorien die Potenziale Ausblick: Chancen und Herausforderungen 19. April 2013 MTU - Rapid Technologien 8
Prozesskette Generative Fertigung CAD-Modell Generative Rohteilfertigung Optische Messung Fertigteil Schlussprüfung 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 Kategorie 1 Kategorie 2 Kategorie 3 Kategorie 4 Kategorie 5 Kategorie n Boroskop- Augen Kleine Anbauteile Dichtungs- Träger Outer Airseals Shrouds Inner Air Seals Interstage Seals Verstell- Leitschaufeln Blades Waben- Dichtung Panels Fairings Lager- Gehäuse Neues Design Qualitätsanforderungen Machbarkeit Aktuelle Technologie (M280) Weitere Prozessentwicklung erforderlich Weitere Technologieentwicklung 19. April 2013 MTU - Rapid Technologien 11
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Phase 1 Herstellung von RIG-Teile, Fertigungshilfsmitteln und Entwicklungs-Hardware Ca. 200 generativ hergestellte Materialnummern / Jahr (Polyamid & Metall) Spülelektroden (PECM) Kühlmittel-Spritzdüsen (Schleifen) Leitgittersegmente mit integrierter Wabe und Instrumentierung (HDV) Ziele: Kostenreduzierung Flexibilität und Zeitersparnis Ermöglichung neuer Bauweisen 19. April 2013 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: Weiterentwicklung und Qualifizierung des Prozesses Qualifizierung von Werkstoffen Erhöhung der Produktivität 19. April 2013 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 WÄHREND dem Bauprozess Bauparameter Online-Prozess- Kontrolle NACH 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: Schaffung neuer Designmöglichkeiten Entwicklung neuer Werkstoffe 19. April 2013 MTU - Rapid Technologien 19
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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 Wirtschaftliche Herstellung von Rohteilen als Substitution für heutige Gussrohteile FHMI, Rig- und E-Hardware Potenziale ausschöpfen Flächendeckender interner Einsatz 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
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Baugruppen eines Getriebefans 19. April 2013 MTU - Rapid Technologien 24
Baugruppen eines militärischen Triebwerks 19. April 2013 MTU - Rapid Technologien 25