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Anwendung

GE Additve kooperiert mit US Air Force

Zusammenarbeit von US Air Force und GE Additive erreicht ersten technologischen Meilenstein mit 3D-gedruckter Ölwannenabdeckung für F110-Triebwerk.

Das Programm mit dem Rapid Sustainment Office der Luftwaffe zielt darauf ab, die Einführung von Metallzusatztechnologien zu beschleunigen, um die Einsatzbereitschaft, die Aufrechterhaltung und die risikofreie Ersatzteillieferkette zu verbessern.
Mitte 2009 traten GE Additive und GE Aviation an die US-Luftwaffe heran, um ein Kooperationsprogramm für Additive Fertigung vorzuschlagen, um deren spezifischen Bedarf an Nachhaltigkeit, und Aufrechterhaltung der Einsatzbereitschaft zu decken.
Da eine beträchtliche Anzahl von Flugzeugen bald in ihr sechstes Dienstjahrzehnt eintritt, stellen Schwierigkeiten bei der Beschaffung und Herstellung von Ersatzteilen möglicherweise ein erhebliches Risiko dar. Darum stellt die additive Fertigung für das Rapid Sustainment Office (RSO), zuständig für die Einsatzbereitschaft der US-Luftwaffe eine interessante Möglichkeit dar, auf Beschaffungsengpässe zu reagieren.Die Erfahrung von GE bei der Qualifizierung und Zertifizierung additiv hergestellter Metallkomponenten, die den strengen behördlichen Anforderungen des zivilen Luftfahrtsektors entsprechen, war dabei für die RSO von Interesse.
"Die RSO freut sich über die Partnerschaft mit GE Additive und deren Bemühungen, additiv hergestellte Teile für die Luftwaffe zu liefern", sagte Nathan Parker, stellvertretender Programmverantwortlicher der RSO, der das Projekt mit GE beaufsichtigt und finanziert. "Ihre Erfolge werden dazu beitragen, dass unsere Systeme schnell die qualitativ hochwertigen Teile erhalten, die sie benötigen, um weiter fliegen und einsatzbereit bleiben zu können“, ergänzt er weiter.
„Die Zusammenarbeit zwischen der US-Luftwaffe und GE ist sehr vielversprechend, was die Einführung von 3D-Druckteilen aus Metall als Option zur Lösung der aktuellen und zukünftigen Herausforderungen der US-Luftwaffe im Bereich der Nachhaltigkeit betrifft. Diese Fähigkeit bietet eine alternative Methode zur Beschaffung von Teilen für alte Antriebssysteme während ihres gesamten Lebenszyklus, insbesondere wenn die Zahl der Zulieferer abnimmt oder wenn seltene Nachfragen oder Aufträge mit geringen Stückzahlen für traditionelle Hersteller nicht attraktiv sind", sagte Oberst Benjamin Boehm, Direktor, AFLCMC/LP Propulsion Directorate.

Geschwindigkeit der Additiven Fertigung als Plus

"Die Luftwaffe wollte vom ersten Tag an schnell vorankommen und so schnell wie möglich die Fähigkeit und Kapazität für die Herstellung von additiv gefertigten Metall-Bauteilen gewinnen zu können, um die Einsatzbereitschaft und Nachhaltigkeit zu verbessern", erklärt Lisa Coroa-Bockley, General Manager für fortschrittliche Materiallösungen bei GE Aviation. " „Dabei ist Schnelligkeit die Währung der Additiven Fertigung, und durch die Anwendung unserer Additiv-Erfahrungen mit der LEAP-Kraftstoffdüse und anderen Teilen, die für das GE9X gefertigt wurden, durch die Fähigkeit, eine End-to-End-Lösung anzubieten, und durch die Anwendung der Erfahrungen aus einem robusten Zertifizierungsprozess konnten wir das Tempo für die USAF beschleunigen", fügte Coroa-Bockley hinzu.
Melanie Jonason, Chefingenieurin der Abteilung für Antriebserhaltung auf der Tinker Air Force Base (AFB) in Oklahoma, war sehr daran interessiert, dass ihre Abteilung von Anfang an Teil des Programms ist. "Die Neuentwicklung von Altteilen und die additive Herstellung geringer Mengen von traditionell gegossenen Teilen hat ein unglaubliches Potenzial, die Unterstützungsfähigkeit der USAF zu verbessern. Es ist es wert, dass wir uns darauf konzentrieren, einen schnellen, hochgradig wiederholbaren Prozess zu entwickeln", sagte Melanie Jonason.
Die US Air Force und GE haben sich auf ein Programm geeinigt, das auf einem "Spiral-Entwicklungs-Modell“ (basierend auf einem Konzept, das oft zur Verbesserung der Softwareentwicklung verwendet wird), das mit jeder Phase an Komplexität und Umfang zunimmt. In diesem Programm beinhaltet die Komplexität den Übergang von der einfacheren Teileidentifikation, den Fortschritt zur Konsolidierung von Teilen und Teilefamilien und schließlich die Auseinandersetzung mit komplexen Komponenten und Systemen, wie z.B. Wärmetauschern mit gemeinsamem Kern.

Erreichter Technologie-Meilenstein

Das Team leitete kürzlich die Phase 1 des Programms ein, in der es um die Identifizierung von GE Aviation-Ersatzteilen für die Triebwerke F110 und TF34 und den Nachweis ihrer Lufttüchtigkeit ging. Gerade bei Gussteilen seien Vorlaufzeiten zwischen zwei und drei Jahren für bestimmte Teile, wurde geprüft, wie Additive Fertigung zum Einsatz kommen kann. Die Herstellung einer Ölwannenabdeckung des General Electric F110-Motors, der sowohl in F-15- als auch in F-16-Flugzeugen verwendet wird, wurde zum Schwerpunktteil dieser ersten Phase.
"Im Vergleich zu anderen Teilen des F110-Triebwerks hat die Ölwannenabdeckung möglicherweise eine geringere Funktionalität, ist aber unglaublich wichtig. Er muss haltbar sein, eine Dichtung bilden und für die Funktion des gesamten Triebwerks funktionieren - was natürlich bei einem einmotorigen Flugzeug wie der F-16 entscheidend ist", sagte James Bonar, Engineering Manager bei GE Additive.

Kooperation mit GE Aviation

Das Team von GE Additive arbeitete eng mit dem Team von GE Aviation zusammen, um auf den Sondierungsarbeiten an der Ölwannenabdeckung aufzubauen, die konventionell aus Aluminium gegossen wurde. Bonars Team stellte sicher, dass die robusten Konstruktionspraktiken während der Feinabstimmung der Parameter und des Einwahlprozesses im Additive Technology Center (ATC) von GE Aviation in Cincinnati eingehalten wurden. GE Additive Concept Laser M2-Maschinen, die im ATC mit Kobalt-Chrom betrieben werden, wurden für die ersten Konstruktionen von additiv hergestellten Ölwannenabdeckungen eingesetzt.
"Das Programm mit GE ist dem Zeitplan voraus, und die bereits geleistete Vorarbeit für die Ölwannenabdeckung hat es uns ermöglicht, schnell voranzukommen und jede weitere Phase stellt einen bedeutenden Meilenstein dar, mit dem wir dem Ziel, ein additiv gefertigtes Bauteil für unsere Flugzeuge zu qualifizieren, einen Schritt näher kommen", sagte Beth Dittmer, Abteilungsleiterin für Antriebsintegration bei Tinker AFB.