ANWENDERBERICHTE

Expleo schafft intelligentere Ersatzteile für Flugzeuge mit additiver Fertigung

4 Min. Lesezeit

Dreierreihe von Sitzen in einem Flugzeug mit sichtbarem Sockel an der Seitenwand

Mit ihren kurzen Vorlaufzeiten, erschwinglichen Kleinserien und der dezentralen Produktion hat sich die additive Fertigung bereits in der Luftfahrt bewährt, wo es ganz besonders darauf ankommt, ein Flugzeug am Boden möglichst schnell wieder flugfähig zu machen. Aber anstatt die Bauteile in 3D nachzudrucken, erlaubt die Designfreiheit der additiven Fertigung ganz unkonventionelles Denken, sodass sich Ersatzteile intelligenter gestalten lassen. Ein Beispiel dafür ist die Zusammenarbeit von Materialise mit dem EASA-zertifizierten Konstruktionsbüro Expleo in Bezug auf das Boeing B737 Dado-Panel.

Das Dado-Panel – auch Dekompressionspanel genannt – ist das allseits bekannte Gitter an der Unterseite der Flugzeugkabinenwand, neben den Fenstersitzen. Unter normalen Bedingungen bleibt es teilweise geöffnet, damit Luft, die von der Decke in die Kabine eintritt, durch die Seitenwand wieder austreten kann. Bei einer plötzlichen Druckänderung, wie z. B. einer Dekompression, wird es vollständig geöffnet, um den Druckausgleich zwischen der Kabine und dem von der Dekompression betroffenen Bereich zu beschleunigen.

Das Panel besteht aus mehreren Komponenten, die mit Verschlüssen und Stiften zusammengehalten werden, damit sich die verschiedenen Elemente je nach Bedarf bewegen können. Diese Verriegelungen und Stifte brachen häufig. Das bedeutete, dass ein Flugzeug am Boden bleiben musste, bis ein neues Panel eingebaut werden konnte. Abgesehen von den stetig steigenden Kosten für jeden Tag, an dem sich ein Flugzeug nicht in der Luft befindet, ist der Austausch eines ganzen Panels teuer – ganz zu schweigen von der unnötigen Materialverschwendung, wenn nur ein Teil kaputt geht.

Expleo wusste, dass es einen besseren Weg gibt. Sie wandten sich an Materialise, um zertifiziertes Know-how im Bereich Design und Fertigung zu kombinieren und eine nachhaltigere Lösung zu entwickeln, die zu enormen Kosteneinsparungen führen sollte.

Verbessern, nicht nur Ersetzen

Die Entwicklung innovativer Lösungen für die Luft- und Raumfahrtindustrie erfordert ein gewisses unkonventionelles Denken, und das war eine der Stärken der Partnerschaft zwischen der DOA-zertifizierten Firma Expleo und der POA-zertifizierten Firma Materialise.

Obwohl bereits der Austausch gebrochener oder defekter Komponenten durch gleichartige 3D-gedruckte Bauteile günstiger war als der Austausch des gesamten Panels, wollte Expleo zusätzlich noch das Potenzial des 3D-Drucks ausschöpfen. Also kehrte man an das Zeichenbrett zurück.

Anstatt einfach nur ein kaputtes Teil zu ersetzen, bestand das Ziel darin, neue Elemente zu entwerfen, die nicht nur das eigentliche Problem beheben, sondern das Panel tatsächlich stärken und das Risiko weiterer Schäden verringern. Wenn zum Beispiel ein einzelner Riegel, der die Metallarme des Paneels fixiert, bricht (wie auf den Bildern unten zu sehen), stellt das neu entworfene Teil die ursprüngliche Funktion wieder her und verstärkt zudem den gesamten Abschnitt.

Nahaufnahme eines gebrochenen Riegels an der Brüstungsplatte
Nahaufnahme des 3D-gedruckten Ersatzteils

In der Vergangenheit bedeutete ein gebrochener Verschluss den Austausch des gesamten Dado-Panels. Credit: Expleo Mit dem neu konstruierten Teil wird der Bereich verstärkt, was künftige Ausfälle unwahrscheinlicher macht. Credit: Expleo

Die Idee, Ersatzteile mit Mehrwert zu entwickeln, war eindeutig ein Erfolg mit echten kommerziellen Vorteilen. Fluggesellschaften können auf diese Weise nicht nur enorme Kosten einsparen, da sie nicht mehr die gesamten Verkleidungen austauschen müssen. Gleichzeitig wird auch die Lebensdauer der vorhandenen Panels erheblich verlängert, da sie aufgrund der Reparatur verstärkt und weniger bruchanfällig sind als zuvor.

Das Video von Expleo bietet eine großartige visuelle Erklärung für die Funktionsweise der einzelnen Teile und zeigt, wie cleveres Design und zertifizierte AM-Fertigung für die Luft- und Raumfahrt zu innovativen Lösungen führen können, die echte Kosteneinsparungen mit sich bringen:

Möglichkeiten wie diese für ständige Verbesserungen sind eine der Möglichkeiten, mit denen sich die AM-Fertigung von traditionellen Fertigungsmethoden abhebt. Da kein Vorrat vorhanden sein muss, gibt es mehr Möglichkeiten, das Design der Teile im Laufe der Zeit zu optimieren und zu verbessern. Das bedeutet, dass es möglich ist, eine höhere Leistung zu erreichen, wenn sich Ideen und Technologien weiterentwickeln, während gleichzeitig Kosten und Ausschuss reduziert werden.

Kombination von Designkompetenz und Know-how im 3D-Druck

Die Möglichkeit, einzelne Ersatzteile in 3D zu drucken, ist äußerst praktisch, aber um die Vorteile ihrer neuen, hochwertigen Ersatzteile zu maximieren, wollte Expleo sie in einem praktischen Reparatur-Kit kombinieren, das alle notwendigen Teile enthält, um ein Dado-Paneel wieder voll funktionsfähig zu machen.

3D-gedruckter Reparatursatz für die Abdeckplatte der Boeing B737
Materialise arbeitete eng mit Expleo zusammen, um die Konstruktionsdateien so zu optimieren, dass sie in der zertifizierten Niederlassung von Materialise als praktisches Reparatur-Kit 3D-gedruckt werden konnten. Credit: Expleo

In enger Zusammenarbeit haben wir die neuartigen Entwürfe von Expleo in 3D-druckbare Dateien übersetzt. Diese konnten in der zertifizierten Anlage von Materialise gedruckt werden, wobei die Teile so ausgerichtet und verbunden wurden, dass sie die strengen Anforderungen an die konstruktive Zuverlässigkeit und Sicherheit für die Zertifizierung erfüllten. Gleichzeitig wurde der Ausschuss minimiert und sichergestellt, dass die Teile einfach und sicher getrennt und verwendet werden konnten.

Hand in Hand zum Erfolg

Materialise unterstützte Expleo nicht nur bei der Konstruktion der Teile für den 3D-Druck und bei der Nutzung der Gestaltungsvorteile, die die Technologie bietet, sondern spielte auch eine Schlüsselrolle bei der Zusammenarbeit mit der EASA und bei Aktivitäten rund um die EASA-Richtlinien für 3D-gedruckte Teile. Expleo war dann in der Lage, für die Lösung unter Verwendung des Reparatursatzes eine Genehmigung für kleinere Reparaturengemäß EASA 21.J DOA zu erteilen.

Dies zeigt einmal mehr, wie wichtig es ist, mit einem Partner zusammenzuarbeiten, der über mehr als 30 Jahre Erfahrung mit AM-Technologien verfügt und alle notwendigen Zertifizierungen besitzt, um Teile mit Form 1-Zulassung gemäß EASA Part 21.Gfür den Flugbetrieb zu drucken.

Auch für Expleo und seine Kunden ist es eine Win-Win-Situation.

Dank des Reparaturkits kann die Lebensdauer eines Dado-Panels sicher verlängert werden. Das reduziert sowohl Ausschuss als auch Kosten. Und da das Kit in einem „digitalen Lager“ und nicht in einem realen Lager verfügbar ist, kann Expleo die Kits bei Bedarf in der zertifizierten Fertigungsstätte von Materialise drucken lassen. Noch nie war es so einfach, schnell und kostengünstig, das Problem eines defekten Dado-Panels an der Boeing 737 zu lösen.


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