TITAL wendet neues Konstruktionsverfahren an

Topologieoptimierung von Titan-Bauteilen / Gewicht um 30 % gesenkt, 20 % Kostenvorteil

(PresseBox) (Bestwig, ) Die TITAL GmbH, Spezialist für Titan- und Aluminium-Feinguss, unterstreicht ihre Vorreiter-Rolle bei innovativen Produktentwicklungsverfahren für die Luftfahrtindustrie. Mit Hilfe der so genannten Topologieoptimierung und der Umstellung auf das Feingussverfahren ist es dem mittelständischen Unternehmen aus dem Sauerland gelungen, das Gewicht eines Bauteils aus Titan um rund 30 % zu senken. Bei der Topologieoptimierung wird die Masse eines Bauteils innerhalb des festgelegten Raums optimal verteilt. Die mechanischen Eigenschaften bleiben dabei unverändert. Die Topologieoptimierung ermöglicht zugleich eine beachtliche Reduzierung der Montagearbeiten, was zu einer Kostenersparnis von bis zu 20 % führte. Dieses immense Einsparpotenzial wurde bei einem Gemeinschaftsprojekt für ein Bauteil aus der Triebwerksaufhängung (ein so genannter "Pylon") umgesetzt. Partner von TITAL waren dabei die Ingenieurgesellschaft für Allgemeine Maschinentechnik (IAMT) aus Ludwigsfelde sowie der viertgrößte Flugzeugbauer der Welt, EMBRAER aus Brasilien.

Im Jahr 2009 hatten TITAL und die IAMT mit der Weiterentwicklung eines Bauteils für den Pylon eines EMBRAER-Jets begonnen. Das ursprüngliche, aus drei Komponenten bestehende Bauteil wurde dabei zunächst von IAMT einer umfassenden Computer-Analyse unterzogen. Michael Kersting, für EMBRAER verantwortlicher Vertriebsmanager bei TITAL, dazu: "Mit einem speziellen Berechnungsprogramm sind dabei alle äußeren Anforderungen, die auf das Bauteil wirken, wie Zugspannung, Stressbeanspruchung und Druck simuliert worden." In einem nächsten Schritt entstand ein so genanntes FE-Modell (finite element model), vergleichbar mit dem menschlichen Knochengerüst. Darin wird das ursprüngliche Bauteil auf seine unverzichtbaren Komponenten reduziert dargestellt. Die Masse des Bauteils ist im FE-Modell optimal verteilt und lediglich die mechanisch wirklich notwenigen Elemente sind abgebildet.

Als Vorlage für die Produktion eignet sich dieser reduzierte Bauteiltyp jedoch nicht. "Das FE-Modell mussten wir dann noch um die integrierten Einbauteile und Durchführungen ergänzen, damit das Werkstück später problemlos ins Flugzeug montiert werden kann. Dieser Schritt wurde in einem CAD-Modell festgehalten", erläutert Michael Kersting. Auf Basis dieses CAD-Modells erstellte TITAL im Feingussverfahren ein einteiliges Werkstück, das wegen des Verzichts auf Beschläge, Nieten und Muttern deutlich leichter als das ursprüngliche Bauteil war. Da bei diesem Verfahren auch einige Montageschritte (Beschläge anbauen, Nieten setzen) wegfielen, konnte letztlich eine Kostenersparnis von über 20 % realisiert werden. Michael Kersting: "Dabei hat das neue Bauteil die gleichen mechanischen Eigenschaften und die gleiche Stabilität wie die schwerere Vorgängerversion."

Auf der AIRTEC in Frankfurt, einer bedeutenden internationalen Zuliefermesse für die Luft- und Raumfahrt (vom 2. bis 4. November 2010), wird Michael Kersting am 2. November um 14:20 Uhr die Ergebnisse des gemeinsamen Projektes im Rahmen eines Fachvortrages vorstellen. Philipp Jerusalem, Leiter Vertrieb und Marketing bei TITAL, über die Vorteile der Topologieoptimierung: "Gegenüber dem Fräsen besteht beim Feinguss-Verfahren ohnehin schon eine erhebliche Materialersparnis. Mit Hilfe der Topologieoptimierung werden nun weitere überflüssige Bereiche des Bauteils entfernt. Gewichtsreduzierungen sind insbesondere für die Luftfahrtindustrie von großem Interesse. Das spart letztlich Treibstoff und Geld."

Tital GmbH

TITAL liefert weltweit anspruchsvolle Aluminium- und Titan-Feinguss-Bauteile an führende Unternehmen aus Luftfahrt, Verteidigung, Rennsport und Maschinenbau. Die Gussteile werden nach dem Wachsausschmelzverfahren hergestellt. Die Firma TITAL wurde 1974 gegründet. Im Jahre 2006 übernahm das Management das Unternehmen, unterstützt durch die DZ Equity Partner GmbH - eine Beteiligungsgesellschaft der DZ Bank AG aus Frankfurt. TITAL beschäftigt heute 400 Mitarbeiter und realisierte in 2009 einen Umsatz von ca. 48 Mio. €.

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