3D-Druck von Türscharnier

BPO hat im Auftrag des Kommandos der niederländischen Luftstreitkräfte (CLSK) eine Konzeptstudie zu einem alternativen Scharnier für die Schiebetüren des NH90-Hubschraubers durchgeführt. Mittels 3D-Druck („Additive Fertigung“ oder „Additive Manufacturing“) will das CLSK Einzelteile schneller anfertigen lassen und so die Einsatzfähigkeit seiner Waffensysteme verbessern. In einem früheren Projekt hat BPO einen Befestigungsbügel für denselben Helikopter entworfen. In diesem ersten Projekt wurden vor allem Möglichkeiten der Gewichtsreduzierung untersucht. Das Scharnier stellt dabei noch eine weitere Herausforderung dar, da es sich um ein zusammengesetztes Produkt mit beweglichen Teilen und verschiedenen Funktionen handelt.

BPO hat in einem Gemeinschaftsprojekt mit Fokker Aerostructures, NLR sowie der Ausrüstungsbehörde der niederländischen Streitkräfte („Defensie Materieel Organisatie“, DMO) einen neuen Entwurf entwickelt, der zukünftig möglicherweise bei Defekten als Ersatz für das Originalscharnier dienen kann. Dieses zeitweilige Ersatzscharnier wird bei Bedarf sofort gedruckt, damit der Hubschrauber gleich wieder mit funktionierender Tür flugbereit ist, bis wieder ein Scharnier des Originaltyps bereitsteht. Das Scharnier besteht aus einem festen Teil, das an der Schiebetür befestigt wird, und einer Achse die sich über eine Rolle in einer Schiene am Rumpf des Helikopters bewegt.

In der Neukonstruktion war BPO in der Lage, die wichtigsten Funktionen des Scharniers auf einfache Weise zu realisieren. So sind viel weniger Einzelteile erforderlich als im Original, und diese Teile sind zudem geeignet für die Fertigung durch Additive Manufacturing. Dabei wurden Form, Konstruktion und Orientierung im 3D-Druck so entworfen, dass die Einzelteile mit minimaler Nachbearbeitung verwendbar sind, was in Praxisfällen bei einem Einsatz von großem Vorteil ist.

Die Konstruktion wurde in einem strukturierten Prozess entwickelt, in dem die ersten Ideen Schritt für Schritt weiter zu einem kompletten Entwurf ausgearbeitet wurden, in dem alle Teilprobleme gelöst sind. Eine der größten Herausforderungen war die Findung einer einfachen Lösung, um die Tür in Notfällen als Ganzes abwerfen zu können („to jettison“). Dies wurde durch eine Verbindung gelöst, die in den Belastungsrichtungen großen Kräften standhalten kann, aber in der Auswurfrichtung Freiheit hat, wodurch das Scharnier sich aus der Befestigung löst, wenn die Jettison-Funktion in einem der anderen Scharniere aktiviert wird. Es wurden Topologie- und FEM-Simulationen durchgeführt, um dem Basisteil eine optimale Struktur für die Belastungen zu geben, die beim Öffnen und Schließen der Tür auftreten. Eine clevere Ergänzung ist, dass die Abdeckkappe des Scharniers in den neuen Entwurf integriert wurde, wodurch die Originalkappe nach Ersetzung des Scharniers nicht wieder aufgesetzt zu werden braucht.

Die Konstruktion für Additive Manufacturing erfordert eine andere Herangehensweise, als dies bei traditionellen Technologien wie Spritzgießen der Fall ist. Haben Sie Fragen über die Möglichkeiten der Nutzung von Additive Manufacturing für Ihre Produkte? Nehmen Sie dann Kontakt mit uns auf.