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Expertise von Aachener Forschern bei der Produktion von Flugzeug-Turbinenschaufeln gefragt

Titanaluminid ist ein wertvoller Rohstoff im Fahrzeugbau. Für Triebwerkshersteller in der zivilen Luftfahrt hat die Verbindung aus Titan und Aluminium wegen der enormen Gewichtsersparnis gegenüber Nickellegierungen strategische Bedeutung.

Den großen Vorteilen durch das geringe Gewicht stehen allerdings recht hohe Kosten für den Rohstoff und eine anspruchsvolle Verarbeitung aufgrund der Eigenschaften von Titanaluminid gegenüber. Besonders anspruchsvoll ist die Produktion von Turbinenschaufeln aus Titanaluminid.

Forscher am Aachener Institut Access haben vor diesem Hintergrund unterschiedliche Gießverfahren entwickelt, um die Produktionsrouten für Turbinenschaufeln aus Titanaluminid besser gegenüberstellen zu können. Ziel der von Access entwickelten Gießverfahren ist, die Effizienz der einzelnen Herstellungsverfahren vom Fräsen über das Schmieden bis zum Feinguss zu maximieren. Geschaffen wurde dazu eine industrielle Fertigungskette zur Produktion von Fertigbauteilen in Kleinserien.

Wie groß ist der Buy to Fly-Wert?
Darauf aufbauend lassen sich nun die wirtschaftlichen Potenziale der Herstellungsrouten besser bewerten. Schwerpunkt der Betrachtung ist das sogenannte „Buy to Fly“-Verhältnis, ein in der Luftfahrtbranche gängiger Kennwert zur Beschreibung der Materialeffizienz eines Produktionsprozesses im Verhältnis zu Zeitaufwand und Kosten der Nachbearbeitung.

Pionierarbeit geleistet
Über die wirtschaftliche Bewertung hinaus wurden die Fertigungsverfahren metallographisch und technologisch durch die Ermittlung mechanischer Kennwerte charakterisiert. Laut Access handelt es sich bei den Ergebnissen um einen aus wirtschaftlicher und technologischer Sicht in der Luftfahrtbranche bisher einzigartigen Vergleich der Herstellungsverfahren für Turbinenschaufeln aus Titanaluminid. Dieser soll eine gezielte Auswahl des für den jeweiligen Anwendungsfall am besten geeigneten Verfahrens in Abhängigkeit von Stückzahl, Bauteilgröße und geforderten Festigkeiten erlauben.

Access präsentierte diesen Vergleich erstmals im April 2018 auf der Internationalen Luftfahrtausstellung (ILA) in Berlin. Die Aachner Forscher beschäftigen sich seit über 20 Jahren mit der Entwicklung von Prozessen zur gießtechnischen Verarbeitung von Hochtemperaturwerkstoffen.

Finanziell unterstützt wurde das aktuelle Projekt vom Bundeswirtschaftsministerium sowie dem Land Nordrhein-Westfahlen.

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