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MTU Aero Engines: Triebwerksfertigung auf höchstem Niveau

München, 20. Juni 2011 – Verdichter und Turbinen made by MTU gehören weltweit zum Besten, was es auf dem Markt gibt. Auch bei Fertigungsverfahren hat sich das Unternehmen, das seit Jahrzehnten für Schub am Himmel sorgt, in die Weltspitze vorgeschoben. „Mit unseren Technologien bewegen wir uns am oberen Leistungsspektrum“, erklärt Richard Maier, Leiter Produktionsentwicklung und Support bei der MTU Aero Engines in München. Bei einigen ist die MTU weltweit unangefochtener Technologieführer.

Zu den wichtigsten Hightech-Verfahren von Deutschlands führendem Triebwerkshersteller gehören das Laserformbohren zur Realisierung von Kühlluftbohrungen in Hochdruckturbinen sowie Adaptives Fräsen und Reibschweißen zur Fertigung von Blisks. Immer mehr im Kommen sind generative Verfahren, etwa das selektive Laserschmelzverfahren, das Bauteile Schicht um Schicht entstehen lässt. Das spart Produktionszeit, beschleunigt Innovationszyklen, führt zu leichteren, funktionaleren Bauteilen und senkt die Entwicklungskosten.

Laserformbohren

Das Laserformbohren haben die Triebwerksspezialisten der MTU entwickelt und besitzen dafür das Weltpatent. Dieses Verfahren kombiniert die beiden Einzelverfahren Laserbohren und Laserstrahlabtragen und ist eine Schlüsseltechnologie zur Herstellung noch effizienterer Turbinen. Mit dem Laser werden Kühlluftlöcher trichterförmig in Lauf- und Leitschaufeln der Hochdruckturbine gebohrt, wodurch sich der Luftstrom besser auf der Oberfläche des Bauteils verteilen kann. Das senkt den Bedarf an Kühlluft und verbessert die Effizienz. Beim GP7000, dem Antrieb des Mega-Airbus A380, erhöht sich der Wirkungsgrad der Hochdruckturbine beispielsweise um ein Prozent – der Kraftstoffverbrauch sinkt dadurch ebenfalls um ein Prozent.

Blisk-Herstellung

Blisks (Blade Integrated Disks) sind Hochtechnologie-Bauteile, bei denen Scheibe und Schaufeln integral gefertigt und nicht mehr zusammengesteckt werden. Das erhöht die Festigkeit und verringert das Gewicht. Zum Einsatz kommen Blisks in Niederdruck- und Hochdruckverdichtern militärischer und ziviler Anwendungen. „Eine Verwendung in Turbinen wird diskutiert”, erklärt der Produktionsexperte. Die MTU ist weltweit einer der führenden Hersteller dieser Blade Integrated Disks und fertigt pro Jahr etwa 600 Stück; 2020 sollen es 3.000 Exemplare sein. Um das zu schaffen, wird auf dem Münchner Werksgelände eine neue Halle gebaut, in der das Blisk-Kompetenzzentrum untergebracht wird.

Die Verfahren: Große Blisk-Schaufeln werden mittels Linearem Reibschweißen einzeln mit der Scheibe verbunden und anschließend durch Adaptives Fräsen angepasst. Mittlere und kleine Schaufeln werden aus dem Vollen gefräst. Tandem-Blisks sowie Verdichtertrommeln – mehrere hintereinander geschaltete Verdichterstufen – entstehen durch Rotationsreibschweißen. Die weltweit größte und präziseste Anlage besitzt die MTU; sie steht in München. Entwickelt wurde die rund 20 Meter lange Anlage mit einem Doppelspindelkonzept, um eine größere Bandbreite an Bauteilen mit höchster Genauigkeit verschweißen zu können. Hergestellt werden Verdichtertrommeln bei einem Druck von 1.000 Tonnen.

Das Reibschweißverfahren ist für die MTU eine Schlüsseltechnologie zur Fertigung von Rotoren der nächsten Triebwerksgeneration, die aus höher belastbarem Material bestehen und wesentlich größer sind als herkömmliche Teile. Hergestellt werden können kompaktere und hochintegrale Verdichterrotoren aus Titan- und Nickelbasiswerkstoffen, die weniger wiegen und damit zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs des Triebwerks beitragen. Ebenfalls im Portfolio hat die MTU das Induktive Hochfrequenz-Pressschweißen – damit werden mittlere Titanschaufeln mit den Scheiben verbunden – sowie das Precise Electrochemical Machining (PECM) zur Herstellung von kleinen Blisk-Schaufeln.

Generative Verfahren

Generative Verfahren sind innovative 3D-Druckverfahren, mit denen bei der MTU derzeit Bauteilprototypen hergestellt werden. Maier: “In den kommenden Jahren sollen es Serienteile sein.” Ein Verfahren ist das selektive Laserschmelzverfahren (Selective Laser Melting = SLM), bei dem zunächst das 3D-Modell des zu fertigenden Bauteils am Rechner in einzelne Schichten zerlegt wird. Nach diesem Bauplan baut ein Laser die Schichten nach und nach aus einem pulverförmigen Ausgangsmaterial auf. Die Pulverpartikel werden dabei lokal aufgeschmolzen und so miteinander verbunden. Mit dem Verfahren können komplexe Bauteile, die herkömmlich nicht oder nur sehr aufwendig gefertigt werden können, ohne den Einsatz von Werkzeugen hergestellt werden. Aufgrund der Flexibilität des Verfahrens eignet es sich insbesondere für die Fertigung von Kleinserien oder individuell aufgebauten Bauteilen.

Die MTU Aero Engines ist Deutschlands einziger unabhängiger Triebwerkshersteller und eine feste Größe weltweit. Sie entwickelt, fertigt, vertreibt und betreut zivile und militärische Luftfahrtantriebe sowie Industriegasturbinen. Das Unternehmen hat Tochtergesellschaften weltweit und beschäftigt insgesamt rund 7.900 Mitarbeiter. Im Geschäftsjahr 2010 lag der Umsatz bei etwa 2,7 Milliarden Euro. Im militärischen Bereich erfüllt die MTU als Systempartner für fast alle Flugtriebwerke der Bundeswehr sämtliche Systemführungsaufgaben; im zivilen Bereich ist die MTU Maintenance der weltweit größte unabhängige Instandhalter.

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