MLM - Multi-Layer Manufacturing

Ausgangssituation / Motivation

In der Raumfahrt gibt es zahlreiche Systeme und Subsysteme, die aus vielen Einzelkomponenten assembliert werden oder die komplexe innere Geometrien aufweisen. In vielen Fällen kommen Fügetechniken wie Schweißen oder Löten zum Einsatz. Trotz des Einsatzes der additiven Fertigungsverfahren in den vergangenen Jahren im Space Bereich, gibt es zahlreiche Bauteile, die nicht über Pulverbett-basierte additive Fertigungsverfahren in ausreichend guter Qualität hergestellt werden können. Hier setzt die Multi-Layer Manufacturing (MLM) Technologie an.

Inhalte und Zielsetzungen

Ziel des Projektes ist es, die Herstellung von Komponenten mit komplexen internen Strukturen durch die Entwicklung der Multi-Layer Manufacturing Technik zu ermöglichen. Die Technologie nutzt dabei einen "additiven" Herstellansatz.

Methodische Vorgehensweise

Zunächst wird das Bauteil in mehrere Einzellagen zerlegt, wobei die Lagen unterschiedlich dick sein können. Die Anzahl der erforderlichen Lagen wird dabei minimiert. Nachfolgend werden die Einzel-Lagen entsprechend bearbeitet und strukturiert bzw. die Oberfläche entsprechend vorbereitet. In einem Hochtemperatur Füge-Prozess werden die Einzelplatten zueinander gefügt - bei optimalen Prozess Bedingungen, die es zu erarbeiten gilt und dass, ohne dass die internen Strukturen deformiert werden.

Durch diesen Herstellansatz ist das Ziel, innere Strukturen zu realisieren, die in der Präzision und Oberflächenqualität durch derzeit am Markt verfügbare additive Herstelltechnologien abgebildet werden können. Derzeitige additive Verfahren haben bei feinen Kanälen mit komplexer Geometrie das Problem, dass das Pulver aus dem Pulverbett in den Kanälen verbleibt und nicht so leicht entfernt werden kann.

Für die Umsetzung wird zunächst ein Screening von Space relevanten Komponenten vorgenommen, wo diese Technologie Vorteile bieten kann bzw. die sich für die Technologie eignen. Dazu wurden zunächst 3 Produktgruppen identifiziert für die jeweils Anforderungsprofile erarbeitet werden.

Der Multi-Layer Manufacturing Prozess wird für diese 3 Anwendungsfelder (z.B. wave guides, thruster nozzles, injector heads etc) entwickelt und Testbauteile aus unterschiedlichen Werkstoffen hergestellt. Diese werden im Detail hinsichtlich Mikrostruktur und Präzision der inneren Struktur bzw. deren Eigenschaften untersucht.

Nach einem Trade-off werden 3 konkrete Bauteile identifiziert, Designs erarbeitet und Funktionsmuster hergestellt, um die gesamte Prozesskette zu erproben. Die Funktionsmuster werden zunächst zerstörungsfrei geprüft auch hinsichtlich der Qualität der Übergänge zwischen den Einzelschichten beurteilt.

Erwartete Ergebnisse

Die MLM Technologie ermöglicht eine Integration von mehreren Komponenten, ermöglicht die Miniaturisierung von Komponenten und stellt auch eine kostengünstige Technologie dar.

Projektleitung

AT space GmbH

AT space GmbH
Dr Erich Neubauer
Seibersdorfer Strasse 18
A-2451 Hof am Leithaberge