From Space to Race

MT Aerospace verarbeitet ein umfangreiches Materialportfolio und entwickelt und qualifiziert ständig neue Materialien für anspruchsvolle AM-Anwendungen.

Thomas Weitlaner
SVP Additive Manufacturing Sales bei MT Aerospace

„Die Materialentwicklung in unserer additiven Fertigung ermöglicht es uns, innovative Lösungen zu schaffen und die Grenzen des Machbaren neu zu definieren. Das Ziel von MT Aerospace ist es, unseren Kunden Produkte von höchster Qualität kosten- und zeiteffizient zu liefern.“

Die kontinuierliche Weiterentwicklung von Materialien für die additive Fertigung ermöglicht es, immer neue Anwendungsfelder zu erschließen. Das bereits sehr breite Metall-Materialportfolio eröffnet der additiven Fertigung Anwendungsmöglichkeiten in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, der Energie- und Automobilindustrie, der Verteidigungsindustrie und vielen mehr. Durch die gezielte Materialentwicklung und -anpassung können die Eigenschaften der gedruckten Objekte zusätzlich verbessert werden. Materialien werden spezifisch für ihre jeweilige Anwendung optimiert, beispielsweise hinsichtlich ihrer statischen und dynamischen Festigkeit, Temperaturbeständigkeit oder thermischen/elektrischen Leitfähigkeit. Dies ermöglicht die Herstellung von Bauteilen, die den hohen Anforderungen der jeweiligen Industrie gerecht werden. Neben kompetenten Werkstoffen sind die genutzten Prozessparameter ausschlaggebend für die finalen Eigenschaften des Kundenbauteils. Ein weitreichendes Qualitätsmanagementsystem unterstützt bei der Nachweisführung der zugrunde gelegten Anforderungen. So ist es zum Beispiel möglich, bei MT Aerospace Zugproben unter Weltraumbedingungen zu prüfen, z.B. im Temperaturbereich von -196 °C (77K) und darunter. Auf der anderen Seite ist es ebenfalls möglich, Probengeometrien unter hoher Einsatztemperatur zu testen, hierbei kann das Prüfszenario auf die Kundenanforderungen angepasst werden.

Testkörper wie Zugproben und Materialwürfel für die Herstellung von Schliffbildern werden an unterschiedlichen Positionen auf der Bauplattform angeordnet, um eventuelle Unterschiede in der Bauteilqualität zu ermitteln.

Infos zum Anwender

MT Aerospace AG mit Sitz in Augsburg ist ein international führendes Unternehmen in der Luft- und Raumfahrt. Neben den Bereichen Metallbearbeitung, CFK und Wasserstofftechnologie hat MT Aerospace in den vergangenen Jahren signifikant in den Ausbau und die Expertise der Additiven Fertigung investiert und setzt Maßstäbe für Effizienz und Ressourcennutzung im Leichtbau.

Monel K-500

Dieser außergewöhnliche Werkstoff kombiniert Temperaturbeständigkeit mit vergleichbar guter Wärmeleitfähigkeit bis 650 °C. Eine hohe Korrosionsbeständigkeit gegenüber Meerwasser und Säuren sowie eine gute Schweißbarkeit zeichnen diesen Werkstoff aus. Die Prozessparameter für Monel K-500 wurden bei der MT Aerospace entwickelt und die Wärmebehandlung auf unterschiedliche Kundenanwendungen angepasst. Der Werkstoff findet in Raketentriebwerksteilen Anwendung und hat hierbei alle Tests mit Bravour gemeistert. Weitere Anwendungen finden sich im Bereich von Hochtemperaturwärmetauschern oder Heißgas-Abgassystemen. Der Werkstoff ist auf allen EOS Maschinentypen verfügbar und so lassen sich wirtschaftlich größere Stückzahlen und Serienanforderungen abbilden.

Komponenten für den RFA-Raketenantrieb werden aus Monel K-500 Hochleistungswerkstoff hergestellt. Dieser zeichnet sich durch hohe Temperaturbeständigkeit und hohe Wärmeleitfähigkeit bis 650 °C aus.

253MA

Dieser Werkstoff zeichnet sich durch eine exzellente Temperaturbeständigkeit aus und ist in Umgebungstemperaturen bis 1.100 °C einsetzbar. Er basiert auf einer ferritischen Basis und bietet gegenüber dem Inconel 718 Vorteile in Bezug auf die Zerspanbarkeit, die Fertigungskosten und die Möglichkeit, die Bauteile in Schweißkonstruktionen mit anderen artgleichen Werkstoffen zu fügen. Des Weiteren besitzt der 253MA eine hervorragende Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit sowie eine sehr hohe Kriechfestigkeit, auch unter dynamischer Beanspruchung. Als idealer Werkstoff für die Öl-/Gasindustrie oder den Rennsport-Einsatz wird er das AM-Materialportfolio der MT Aerospace demnächst ergänzen.

M789

Als dritter spezialisierter Werkstoff bei MT Aerospace sei hier M 789 genannt, ein hochfester Stahl für Strukturbauteile und den Werkzeugbau. M 789 kombiniert die Festigkeit und Härte von 1.2709 mit der Korrosionsbeständigkeit von 316L und übertrifft dabei die Werkstoffeigenschaften des am Markt etablierten 17-4PH um Längen. Eine produktive, schnelle Verarbeitung und die Polierfähigkeit auf Hochglanz für das Finishing runden die Vorteile von M789 ab. Bei Festigkeiten bis zu 1.900 MPa (UTS) ergeben sich spezifische Festigkeiten, die mit einem Titan-Werkstoff mithalten können. Mit dem Vorteil, in puncto E-Modul und der Fügbarkeit von Leichtbaustrukturen mit anderen Stahl-Werkstoffen einem Titan-Werkstoff überlegen zu sein. Leichtbau mit Stahl? Ja, das funktioniert!

In Summe verarbeitet MT Aerospace heute ca. 15 Metalllegierungen auf den unterschiedlichen AM-Maschinentypen und erweitert dieses Portfolio kontinuierlich auf Basis konkreter Kundenanforderungen und -projekte. Für alle Werkstoffe stehen Materialdatenblätter von MT Aerospace zur Verfügung.

Parameter-Entwicklung

Der Markt verlangt immer produktivere Parameter für die Serienfertigung (Materialentwicklung, Parameteroptimierung, Wärmebehandlung, Prototyp- und Serienfertigung). Um diese Kundenanforderungen zu erfüllen, arbeitet das Team von MT Aerospace eng mit seinen Kunden in engen Entwicklungsprojekten zusammen. Ziel ist es, neue Parameter zu entwickeln oder bestehende Parameter auf die Kundenanforderungen anzupassen. Nach der Anforderungsdefinition werden Probegeometrien gefertigt, die aus mehreren Dichtwürfeln bestehen. Diese Würfel werden dann inhouse ausgewertet und analysiert. Im nächsten Schritt werden die Materialeigenschaften mittels Zugproben getestet und mit den zu erreichenden Kundenvorgaben verglichen. Die Wahl und Anpassung der richtigen Wärmebehandlung haben einen großen Einfluss auf das finale Ergebnis. Mit der eigenen inhouse Wärmebehandlung sind Modifikationen auf Kundenwunsch jederzeit möglich. Durch die Vielzahl an Möglichkeiten innerhalb der MT-Aerospace lassen sich Arbeitsgänge parallelisieren und somit der Prozess-Workflow beschleunigen. Es wird großen Wert daraufgelegt, die Druckparameter auf unterschiedlichen Maschinentypen zu verifizieren und Unterschiede in den Prozessergebnissen herauszuarbeiten. Diese Gegenüberstellungen werden den Kunden in einem Materialdatenblatt transparent zur Verfügung gestellt, sodass ein Entwicklungsingenieur in wenigen Handgriffen den richtigen Werkstoff auf der richtigen Maschine für sein Projekt auswählen kann. Sollten weiterhin Fragen bestehen, werden diese in einem gemeinsamen technischen Abstimmungsmeeting besprochen und die Kundenwünsche umgesetzt.

Die kundenorientierte Parameterentwicklung bietet eine hohe Individualität in der additiven Fertigung, wodurch Materialien speziell auf die Bedürfnisse einzelner Kundenprojekte abgestimmt werden können. Dank der digitalen Natur der additiven Fertigung können neue Materialien schnell getestet und in den Produktionsprozess integriert werden. Dies beschleunigt den Innovationszyklus und ermöglicht es Unternehmen, schneller auf Marktanforderungen und technologische Entwicklungen zu reagieren. Die Materialentwicklung ist bei MT Aerospace ein Schlüsselfaktor für den Erfolg der additiven Fertigung. Durch die kontinuierliche Erforschung und Optimierung von Materialien können neue Anwendungsbereiche erschlossen, die Eigenschaften der gedruckten Produkte verbessert und die Ressourceneffizienz gesteigert werden. Die einzigartigen Möglichkeiten der Parameterentwicklung, wie die individuelle Anpassbarkeit, schnelle Innovationszyklen und Einführung neuer Werkstoffe in den Markt, machen die additive Fertigung zu einer wegweisenden Technologie der modernen Produktion.