Laser Directed Energy Deposition für Reparaturen an Militärflugzeugen
Eine australische Forschungsallianz will additive Reparaturen für Verteidigungslegierungen ohne nachgelagerte Wärmebehandlung zertifizieren.
Von Letizia Giugliano
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Rosebank Engineering, das RMIT Centre for Additive Manufacturing und die Swinburne University of Technology haben eine Additive-Manufacturing-Initiative zur Reparatur verschlissener Bauteile von Militärflugzeugen gestartet. Unterstützt vom Additive Manufacturing Cooperative Research Centre konzentriert sich die Allianz darauf, Laser Directed Energy Deposition zu qualifizieren, um langwierige Ersatzteillieferungen aus Übersee zu umgehen. Diese Ingenieursinnovation soll strenge strukturelle Luftfahrtstandards direkt im Werk erfüllen.
Steuerung des Legierungsgefüges durch Laser-Rescanning
Traditionelle additive Metallfertigung erfordert oft anschließende thermische Ofenschritte, um innere Spannungen abzubauen und optimale mechanische Eigenschaften zu erzielen. In der Instandhaltung von Luft- und Raumfahrtbauteilen verziehen hohe Ofentemperaturen jedoch häufig die Geometrie des zugrunde liegenden Bauteils. Um dies zu lösen, setzt das Forschungskonsortium eine prozessintegrierte Laser-Rescanning-Innovation ein, um den lokalen Wärmeeintrag während des Metallauftrags gezielt zu steuern, wie VoxelMatters berichtet. Die Methodik zielt auf ausscheidungshärtende Werkstoffe, konkret Inconel, Titan und rostfreien Stahl 15-5PH, und manipuliert Phasenumwandlungen während der Aufbauzyklen, sodass die Teile die gewünschten Materialeigenschaften ohne nachgelagerte Wärmebehandlung erreichen.
„Zertifizierung ist evidenzbasiert. Unsere Aufgabe ist es, die Daten zu liefern, die belegen, dass der Prozess robust, wiederholbar und geeignet ist, Luftfahrtanforderungen zu erfüllen.“
— Professor Suresh Palanisamy, Swinburne University of Technology
Validierung des AMCLAD-Systems nach Luftfahrtstandards
Die Prozessvalidierung leitet Rosebank Engineering unter Nutzung seines proprietären geistigen Eigentums, der AMCLAD-Plattform, kurz für Adaptive Monitoring and Control of Laser Additive Deposition. Das Team sammelt experimentelle Daten, um zu zeigen, dass reparierte Bauteile die Spezifikationen der Originalgerätehersteller und die Anforderungen von NASA-STD-6030 erfüllen können. Während Rosebank die industrielle Abscheidungsentwicklung leitet, charakterisieren Forscher der Swinburne University of Technology und der RMIT University Ermüdungslebensdauer, Zugfestigkeit, Eigenspannung, Korrosionsbeständigkeit und Verschleißverhalten, um mit dieser 3D-Druck-Technik eine umfassende Materialeigenschaftssuite zusammenzustellen, so VoxelMatters.
Souveräne Instandhaltung und künftige Flugqualifikationen
Die zweijährige Zusammenarbeit ist gezielt auf die Erhaltung von Luftfahrtvermögenswerten der Verteidigung ausgerichtet, einschließlich geplanter Untersuchungen zur Reparatur von Triebwerkskomponenten der F/A-18. Durch die Ermöglichung der Instandsetzung missionskritischer Baugruppen im Inland wollen Verteidigungsbetreiber die Abhängigkeit von anfälligen globalen Lieferketten verringern und zugleich die Betriebskosten senken. Das vom Additive Manufacturing Cooperative Research Centre geförderte Projekt, das den Technologietransfer zwischen Hochschulen und Industrie voranbringen soll, wird sich in seiner nächsten Phase darauf konzentrieren, die statistischen mechanischen Daten zu erzeugen, die zum Nachweis der Prozesswiederholbarkeit und zur Erlangung einer formellen Flugqualifikation erforderlich sind, wie VoxelMatters im Detail berichtet.
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