QuSAM - Qualitätssichere Skalierbarkeit des WAAM-Prozesses zur Herstellung von Luftfahrtstrukturkomponenten; Teilprojekt: Entwicklung und Implementierung eines digitalen Zwillings entlang der additiven Prozesskette

Abstract

Das Projekt QuSAM adressiert eine zentrale Herausforderung der Luftfahrtfertigung: die wirtschaftliche und ressourceneffiziente Herstellung größerer Titanstrukturen. Hochfeste Titanlegierungen wie Ti-6Al-4V werden aufgrund ihrer hervorragenden mechanischen Eigenschaften in sicherheitskritischen Luftfahrtanwendungen eingesetzt, verursachen jedoch bei konventionellen Fertigungsverfahren aus dem Vollmaterial hohe Materialverluste und Bearbeitungskosten. Ziel des Projekts war daher die Entwicklung einer digital vernetzten Prozesskette zur additiven Fertigung und nachgelagerten Bearbeitung solcher Bauteile, um Materialeinsatz, Prozessstabilität und Fertigungseffizienz signifikant zu verbessern.

Im Projekt wurde eine integrierte Prozessstrategie entwickelt, die die additive Fertigung mittels WAAM-Technologie mit simulationsgestützter Prozessplanung, digitalem Zwilling und optimierter Fräsnachbearbeitung kombiniert. Durch die Kopplung dieser Prozessschritte konnten Verzugserscheinungen frühzeitig prognostiziert, Prozessparameter gezielt optimiert und eine reproduzierbare Bauteilqualität sichergestellt werden. Die Projektergebnisse zeigen eine sehr gute technische und wirtschaftliche Verwertbarkeit. Insbesondere die signifikanten Materialeinsparungen, reduzierte Bearbeitungszeiten sowie die verbesserte Planbarkeit der Fertigungsprozesse eröffnen neue Möglichkeiten für die industrielle Umsetzung. Damit leistet QuSAM einen wichtigen Beitrag zur Stärkung der Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Luftfahrtzulieferindustrie im Bereich additiver Fertigungstechnologien. Die entwickelten Methoden schaffen eine belastbare Grundlage für die industrielle Nutzung und unterstützen langfristig die technologische Souveränität sowie die Innovationsfähigkeit des Luftfahrtstandorts Deutschland.