Revolutie in de luchtvaart: naar een milieuvriendelijke toekomst met 3D-printen!

Revolutie in de luchtvaart: naar een milieuvriendelijke toekomst met 3D-printen!

Op 4 juli 2025 vond een belangrijke statusbijeenkomst van de projectdeelnemers plaats als onderdeel van het LuFo luchtvaartonderzoeksprogramma getiteld “FAST”. Het project is van Federaal Ministerie van Economische Zaken en Klimaatbescherming en heeft het ambitieuze doel om nieuwe normen te stellen voor een milieuvriendelijke luchtvaart. De focus ligt op de ontwikkeling van snelle, digitaal genetwerkte productieprocessen voor hybride-elektrische aandrijfsystemen.

Het consortium wordt geleid door Rolls-Royce Duitsland, dat de samenwerking met verschillende industriële en onderzoekspartners coördineert. Een opvallend onderdeel van het project is onderzoek bij de Hybrid Manufacturing Department (FHF) van BTU Cottbus-Senftenberg, waar de versnelde productie van titaniumcomponenten (Ti-6Al-4V) met behulp van Laser Powder Bed Fusion (L-PBF) wordt onderzocht. De ontwikkelingscyclus moet aanzienlijk worden verkort zonder de kwaliteit en operationele veiligheid in gevaar te brengen.

Innovaties door additive manufacturing

De uitdagingen waarmee de luchtvaartindustrie wordt geconfronteerd, vereisen innovatieve benaderingen. De Additieve laagproductie (ALM) speelt een centrale rol door poeders in laagjes te smelten. Deze technologie zorgt voor maximaal materiaalgebruik en minimaliseert afval. Vergeleken met traditionele methoden zoals gieten, maakt ALM het mogelijk om direct de gewenste structuur te creëren, waardoor het ontwerp van componenten wordt geoptimaliseerd.

Een opmerkelijk voorbeeld is de Trent XWB-97-motor, die de grootste motorcomponenten bevat die ooit in 3D zijn geprint. Deze zijn met succes getest tijdens een testvlucht en onderstrepen de veelzijdigheid van additive manufacturing in de luchtvaart.

Ook op het gebied van procesoptimalisatie boekt het FAST-project opmerkelijke vooruitgang. Het L-PBF-proces werd met 270% versneld, wat resulteerde in een aanzienlijke vermindering van de energie die nodig is voor de materiaalverwerking. De validatie van mechanische eigenschappen en oppervlaktekwaliteit voor luchtvaartgoedkeuring heeft de hoogste prioriteit.

Milieuvriendelijk ontwerp van de luchtvaart

Dit is een andere bouwsteen voor de toekomst van de luchtvaart groen ontwerp, die wordt aangedreven door strikte politieke doelstellingen voor klimaatbescherming. Lichtgewicht constructie en het gebruik van nieuwe hoogwaardige materialen spelen hierbij een cruciale rol. Met name het LPBF-proces maakt de productie van complexe, zeer sterke en lichtgewicht componenten voor de luchtvaart mogelijk en vormt de focus van het TIRIKA-onderzoeksinitiatief van Fraunhofer ILT, gefinancierd door het federale ministerie van Economische Zaken en Klimaatbescherming.

Het gebruik van waterstof als emissievrije energiebron wordt intensief nagestreefd. Door speciale poeders te gebruiken in samenwerking met materiaalfabrikanten kunnen nieuwe, complexe geometrieën en functionele structuren worden gecreëerd die niet met conventionele processen kunnen worden geïmplementeerd. Nauwkeurige sensortechnologie detecteert artefacten tot 0,4 millimeter in het poederbed, waardoor tijdrovende tests achteraf worden verminderd en de productie-efficiëntie wordt verhoogd.

Het project heeft een totale looptijd van vier jaar en loopt tot augustus 2026. Gedurende deze tijd moeten de centrale resultaten worden gedemonstreerd en uitgediept met behulp van realistische functionele prototypes. Felix Jensch, een research fellow bij FHF, ontving de PhD Sustainability Bursary Award 2025 voor zijn opmerkelijke bijdragen aan het FAST-project, gepresenteerd op 14 mei 2025 in Derby, VK.

De prijs belicht innovatieve ontwikkelingen in de techniek die het milieu ten goede komen. Het FAST-project laat zien dat de luchtvaartindustrie op weg is om met succes milieuvriendelijkere oplossingen te implementeren via moderne productietechnologieën.