Lockheed Martin beschleunigt mit Laser-Pulverbettfusion den Weg zum Erstflug

Laser-Pulverbettfusion für thermisches Management

Lockheed Martin berichtet, dass das Unternehmen im Rahmen seines Engagements für eine widerstandsfähigere Lieferkette und kürzere Entwicklungszeiten bis zum Erstflug seine Prozesse der Laser-Pulverbettfusion weiterentwickelt hat. Damit soll die Einsatzbereitschaft von Flugzeugen der nächsten Generation, Hyperschallsystemen und elektrischen Antriebsplattformen schneller erreicht werden.

Leistungselektronik und Antriebssysteme für die Luft- und Raumfahrt sowie den Verteidigungsbereich erzeugen erhebliche Wärme. Um Stabilität zu gewährleisten und Temperaturen zu regeln, benötigen sie deshalb Thermomanagementsysteme. Deren Komponenten werden bislang häufig durch Gießen, Schmieden und Löten hergestellt. Diese Verfahren erfordern kostspielige Metallfertigung und Zerspanung, um die in der Luft- und Raumfahrt erforderlichen Toleranzen und Zuverlässigkeitsstandards zu erfüllen. Aufgrund langer Vorlaufzeiten für Rohmaterialien, knapper Legierungen, einer steigenden Nachfrage nach Ersatzteilen und Unterbrechungen durch geopolitische Ereignisse bilden diese traditionellen Prozesse einen erheblichen Engpass in der Lieferkette.

Die Laser-Pulverbettfusion basiert auf digital gesteuerten, konstruktionsorientierten Prozessen und eröffnet erweiterte Gestaltungsmöglichkeiten. Bauteile entstehen Schicht für Schicht aus Metallpulver, ohne den Einsatz teurer und zeitaufwendiger Werkzeuge. Präzise gefertigte Komponenten können auch in kleineren Stückzahlen hergestellt werden, was Entwicklungszyklen verkürzt und Lieferungen beschleunigt.

Nach Angaben des Unternehmens bringt die Weiterentwicklung der Laser-Pulverbettfusion gemeinsam mit wichtigen Industriepartnern die Qualifizierung und Überführung in die Serienproduktion leistungsstarker, dünnwandiger Komponenten voran. Diese erfüllen die Anforderungen von Luft- und Raumfahrt-, Verteidigungs- und Hochenergiesystemen.

„Durch die Verbindung unserer Expertise in der Laser-Pulverbettfusion mit den spezialisierten Fähigkeiten unserer Partner wie Sintavia, EOS, Nikon SLM und nTop haben wir ein End-to-End-Ökosystem geschaffen, das die Entwicklungszeiten bis zum Erstflug beschleunigt, ohne die Zuverlässigkeit zu beeinträchtigen“, sagte David Tatro, Vice President of Operations Transformation bei Lockheed Martin. „Dieser kollaborative Ansatz versetzt uns in die Lage, die wachsenden Anforderungen an das Thermomanagement von Flugzeugen der nächsten Generation, Hyperschallsystemen und elektrischen Antriebsplattformen zu erfüllen und gleichzeitig sicherzustellen, dass sie die strengen Zertifizierungsstandards erfüllen und Einsatzbereitschaft erreichen.“

„nTop ermöglicht hochkomplexe parametrische Modelle, die auf Leistung und Herstellbarkeit optimiert sind und die Zeit für Entscheidungen und Iterationen von Monaten auf Minuten verkürzen“, sagte Christopher Yakacki Ph.D., Principal of Research Engineering für AMT bei Lockheed Martin.

Gewichts- und Effizienzvorteile durch generatives Design

Mit nTop erzielt Lockheed Martin durch generative Designlösungen und die Optimierung der Laser-Pulverbettfusion eine Verringerung des Gesamtgewichts des Systems um 15-20%, während die Wärmeabfuhreffizienz um 10-15% steigt. Zu den Ergebnissen zählen eine längere Einsatzdauer, geringere Lebenszykluskosten und eine bessere thermische Leistung für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, Verteidigung sowie leistungsintensiven Industrie.

In enger Zusammenarbeit mit EOS und Sintavia entwickelte Lockheed Martin ein neues Prozessfenster für die Laser-Pulverbettfusion sowie maßgeschneiderte Werkzeugpfadstrategien, die die Grenzen bei Merkmalsauflösung und Herstellbarkeit erweitern. Prozessgesteuerte Werkzeugpfade ermöglichten in Verbindung mit einer Echtzeitüberwachung des Schmelzbads engere Montagetoleranzen und eine höhere Baueffizienz.

Durch die Einbindung von Sensorsystemen von Drittanbietern und KI-gestützten Analysen in die Produktionsabläufe kann das Unternehmen Fehler frühzeitig erkennen und den Aufwand für Inspektionen nach der Verarbeitung mithilfe von Echtzeitdaten verringern. Verdächtige Bereiche werden dabei automatisch markiert. Diese gezielt ausgewiesenen Zonen schaffen zusammen mit Fortschritten bei der Computertomographie-Inspektion additiv gefertigter Teile großes Vertrauen in Analyse- und Prüfkapazitäten und unterstützen zudem eine beschleunigte Bauteilqualifizierung.

Einsatz auf UH-60M BlackHawk und PrSM

Die Technologie der Laser-Pulverbettfusion unterstützt unmittelbar wichtige Plattformen für Einsatzkräfte, darunter den UH-60M BlackHawk und PrSM. Durch die fortlaufende Integration dieser fortschrittlichen Fertigungslösung kann Lockheed Martin nach eigener Aussage die Produktionsraten beschleunigen und zugleich Wirtschaftlichkeit sowie Skalierbarkeit bereitstellen, um Fähigkeiten schneller an Einsatzkräfte zu liefern.

Informationen von Lockheed Martin