Luft- und Raumfahrtindustrie

Additive Fertigung in der Luft- und Raumfahrtindustrie

Stellen Sie komplexe, leichte und leistungsstarke Luft- und Raumfahrtkomponenten auf Abruf mit additiver Fertigung her. Dies ermöglicht fortschrittliche Designs, verbesserte Kraftstoffeffizienz und technische Lösungen, die mit traditionellen Methoden nicht erreichbar sind.

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Additive Fertigung in der Luft- und Raumfahrtindustrie

Herausforderungen

Was fordert die Luft- und Raumfahrtindustrie – und was ist unsere Lösung

Leichtbau-Design

Leichte 3D-gedruckte Komponenten spielen eine entscheidende Rolle in der Luft- und Raumfahrt, da selbst minimale Gewichtsreduzierungen messbare Vorteile bei Kraftstoffeffizienz, Nutzlastkapazität und Gesamtkosten erzielen. Die additive Fertigung ermöglicht es Ingenieuren, hochoptimierte Strukturen mit maßgeschneiderten Lastpfaden, Gitterstrukturen und komplexen Innengeometrien zu entwickeln, die Festigkeit und Steifigkeit maximieren und gleichzeitig den Materialeinsatz minimieren. Dadurch können Flugzeug- und Raumfahrtkomponenten die strengen mechanischen, sicherheits- und zertifizierungsrelevanten Anforderungen der Industrie erfüllen, ohne unnötige Masse mitzuführen, was zu einer höheren Leistung und einer verbesserten Nachhaltigkeit auf allen Luft- und Raumfahrtplattformen beiträgt.

Komplexe Geometrien und Individualisierung

Komponenten in der Luft- und Raumfahrt erfordern oft anspruchsvolle Designs wie Gitterstrukturen, interne Kanäle und topologieoptimierte Formen. Der 3D-Druck ermöglicht es Ingenieuren, diese komplexen Geometrien als ein einziges Bauteil zu fertigen, was mit konventionellen Zerspanungs- oder Gussverfahren nur schwer oder gar nicht möglich wäre. Interne Kühlkanäle, Hohlbereiche und organische Formen können direkt gedruckt werden, ohne dass mehrere Einzelteile oder Montageprozesse erforderlich sind. Dies reduziert die Teileanzahl, minimiert Fügestellen sowie Verbindungselemente und verbessert die strukturelle Integrität bei gleichzeitiger Reduzierung des Gesamtgewichts – ein kritischer Faktor in der Luft- und Raumfahrt.

Mechanische Festigkeit und Zuverlässigkeit

Additiv gefertigte Komponenten für die Luft- und Raumfahrt zeichnen sich durch hohe mechanische Festigkeit und Zuverlässigkeit aus, sofern sie unter kontrollierten Bedingungen hergestellt werden. Der schichtweise Fertigungsprozess ermöglicht eine präzise Kontrolle der Materialverteilung, was zu Bauteilen mit hoher struktureller Integrität und optimierter Tragfähigkeit führt. Werkstoffeigenschaften wie Zugfestigkeit, Dauerfestigkeit und Bruchzähigkeit lassen sich über die Prozessparameter sowie die Nachbearbeitung gezielt einstellen. Dies stellt sicher, dass die Komponenten den strengen Anforderungen der Luft- und Raumfahrtindustrie vollumfänglich entsprechen.

Kontrolle von Umgebungsbedingungen und Gerätekalibrierung

Der 3D-Druck kann die Kontrolle von Umgebungsbedingungen, die Gerätekalibrierung und die Gewährleistung der strukturellen Integrität in der Luft- und Raumfahrt erheblich verbessern. Durch die hochpräzise Fertigung komplexer Komponenten direkt aus digitalen Konstruktionsdaten reduziert der 3D-Druck die Abhängigkeit von aufwendiger manueller spanender Bearbeitung und Montage, wodurch das Kontaminationsrisiko in Reinraumumgebungen gesenkt wird. Bauteile können mit engen Toleranzen gedruckt werden, was eine konsistente Kalibrierung unterstützt und die Häufigkeit von Gerätenachjustierungen verringert.

Materialien

Unsere empfohlenen Materialien

Flugfähige Endbauteile

Flugfähige Endbauteile

Stratasys® ULTEM™ 9085 Aerospace-Filamente werden nach strengen Luft- und Raumfahrtvorgaben hergestellt und bieten vollständige Produktionsrückverfolgbarkeit. Die Stratasys® Aircraft Interiors Certification bietet Richtlinien für die Konstruktion und Herstellung von Flugzeuginnenraumkomponenten, die den FAA- und EASA-Standards entsprechen, unter Verwendung des FDM-zertifizierten ULTEM™ 9085.

ULTEM™ 9085 ist ein hochleistungsfähiger Polyetherimid (PEI)-Thermoplast, das speziell für Anwendungen entwickelt wurde, die eine hohe Temperaturbeständigkeit, hohe mechanische Festigkeit und außergewöhnliche Maßhaltigkeit erfordern. Dies macht es ideal für zertifizierte, funktionale Bauteile im Luftfahrt-Interieur. Das Material weist eine hohe Verarbeitungstemperatur von ca. 295 °C auf und kann in anspruchsvollen Hochtemperaturumgebungen eingesetzt werden. Aufgrund seiner hohen Zugfestigkeit und Steifigkeit ist dieser Werkstoff optimal für tragende Komponenten in der Luft- und Raumfahrtindustrie geeignet.

Eigenschaften

  • Zugfestigkeit: 69 MPa (9.950 psi)
  • Wärmeformbeständigkeit (HDT): 153 °C (307 °F)
  • Brandschutzklasse: UL 94-V0 (zertifiziert für Flamme, Rauch und Toxizität/FST)

Anwendungsfälle

  • Sitzkonsolen
  • Paneele
  • Luftkanäle
  • Hochentwickelte Funktionsprototypen
Flugfähige Endbauteile

Flugfähige Endbauteile

Antero® 800NA ist ein PEKK-basiertes FDM-Thermoplast mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften, darunter hohe Festigkeit, Hitzebeständigkeit, Zähigkeit und Verschleißfestigkeit. Die Wärmeformbeständigkeit (HDT) beträgt 147 °C bei 1,82 MPa (264 psi) beziehungsweise 150 °C bei 0,45 MPa (66 psi). Dies macht den Werkstoff ideal für anspruchsvolle industrielle Anwendungen, die eine hohe mechanische Stabilität bei erhöhten Betriebtempaturen erfordern.

Eigenschaften

  • Zugfestigkeit: 93 MPa (XZ-Achse)
  • Wärmeformbeständigkeit (HDT): 150 °C bei 0,45 MPa (66 psi)
  • Kerbschlagzähigkeit (Izod, gekerbt): 37 J/m (XZ-Achse)

Anwendungsfälle

  • Werkzeuge und Vorrichtungen für den Faserverbund-Schichtaufbau
  • Hochfeste, maßhaltige Montage- und Trägerstrukturen für Avionik, Sensoren und Antennen
Laminierformen und Werkzeuge für den Kohlefaser-Schichtaufbau

Laminierformen und Werkzeuge für den Kohlefaser-Schichtaufbau

ULTEM™ 1010 ist ein hochleistungsfähiger Polyetherimid (PEI)-Thermoplast, das in der Luft- und Raumfahrt dank seiner außergewöhnlichen thermischen Stabilität, mechanischen Festigkeit und Maßgenauigkeit für Werkzeuge im Kohlefaser-Schichtaufbau eingesetzt wird. Es bietet eine Dauergebrauchstemperatur von bis zu 200 °C und eignet sich damit ideal für Autoklavenzyklen beim CFK-Laminieren. Das Material überzeugt durch eine exzellente thermische und mechanische Leistung mit einer Wärmeformbeständigkeit (HDT) von 213–216 °C (bei 0,45–1,82 MPa), wodurch es seine Formstabilität auch unter Hochtemperaturbedingungen zuverlässig beibehält.

Eigenschaften

  • Zugfestigkeit: 64 MPa (XZ-Richtung) / 42 MPa (ZX-Richtung)
  • Dehnung bei Bruch: 1,1–4,0%
  • Wärmeformbeständigkeit (HDT) @ 0,45 MPa (66 psi): 216 °C (421 °F)

Anwendungsfälle

  • Bohr-, Beschnitt- und Prüfvorrichtungen
  • Prototypen und Bauteile für Funktionstests
  • Autoklavierbare Formen und Wickelkerne
Vorrichtungen und Halterungen

Vorrichtungen und Halterungen

Stratasys® Nylon 12 CF ist ein kohlefaserverstärkter Nylon-12-Thermoplast für den FDM-3D-Druck, der ein außergewöhnliches Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht bietet. Dadurch eignet er sich ideal für anspruchsvolle Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, wie beispielsweise Vorrichtungen und Werkzeuge.

Das Material erreicht mit 142 MPa (22.200 psi) die höchste Biegefestigkeit unter den Stratasys® FDM-Materialien und bietet eine überragende Steifigkeit sowie eine Wärmeformbeständigkeit (HDT) von 153,7 °C bei 24 psi (0,16 MPa). Der Kohlefaseranteil von 35 Gewichtsprozent erhöht die Maßhaltigkeit, Schlagzähigkeit (106 J/m Kerbschlagzähigkeit nach Izod) und chemische Beständigkeit, was eine zuverlässige Leistung bei wiederholtem Einsatz in Luft- und Raumfahrtumgebungen gewährleistet. Diese Eigenschaften ermöglichen die Herstellung konturnaher Vorrichtungen für flexible Komponenten, wie etwa Blechbaugruppen, während die Präzision für Bohrschablonen und andere Werkzeuge beibehalten wird. In der Luft- und Raumfahrt kann Nylon 12 CF Metall in Vorrichtungen und Werkzeugen ersetzen, da es ein hohes Steifigkeits-Gewichts-Verhältnis bietet, das das Bauteilgewicht reduziert, ohne Kompromisse bei der Langlebigkeit einzugehen.

Eigenschaften

  • Biegefestigkeit: 142 MPa (22.200 psi)
  • Zugfestigkeit (XY): 83,5 MPa (12.100 psi)
  • Zugfestigkeit (XZ): 83,4 MPa (12.100 psi) 
  • HDT @ 24 psi (0,16 MPa): 153,7 °C

Anwendungsfälle

  • Vorrichtungen für den Faserverbund-Schichtaufbau
  • Positioniervorrichtungen für Bohrungen und Verbindungselemente
  • Roboter-Endeffektor-Werkzeuge
  • Anwendungen unter erhöhten Umgebungstemperaturen

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