Jetzt drucke ich’s mir selbst: Britische Tornados fliegen mit 3D-Ersatzteilen

Es war (ist?) nur eine Frage der Zeit: Wenn in den USA bereits die komplette Heimfertigung schussbereiter Pistolen mit einem 3D-Drucker als Problem erkannt wird, können natürlich auch Streitkräfte ihre Ersatzteile schnell und kostengünstig(er) mit solchen Druckverfahren produzieren. Britische Tornado-Kampfjets, berichten unter anderem die BBC und der Independent, haben bereits ihre ersten Flüge mit solchen gedruckten Ersatzteilen absolviert (eine Originalmitteilung von BAeSystems habe ich bislang dazu nicht gefunden).

Offensichtlich geht es zunächst um nicht so kritische Teile wie Abdeckungen, also echte Kleinteile – aber genau die, dass weiß jeder Autobesitzer nach einem Werkstattbesuch, gehen richtig ins Geld. Angeblich erwartet die Royal Air Force vom Einsatz der neuen Technik Einsparungen von 1,2 Millionen britischen Pfund in den nächsten vier Jahren. Der Spareffekt erhöht sich natürlich noch bei Auslandsmissionen, für die nicht jedes einzelne Ersatzteil vorgehalten oder gar für viel Geld hinterhergeflogen werden muss.

(Gibt’s bei der Luftwaffe ähnliche Versuche?)

Nachtrag: Durch einen Leserhinweis bin ich auf ein Video von BAeSystems dazu gestoßen, leider ohne Ton/Erläuterungen – so sieht das aus:

(Archivbild: Two Tornado GR4 13 Squadron Royal Air Force based at RAF Marham are pictured flying over Western Scotland – Sgt Jack Pritchard RAF/MOD/Crown Copyright via Flickr)

46 Gedanken zu „Jetzt drucke ich’s mir selbst: Britische Tornados fliegen mit 3D-Ersatzteilen

  1. In einer CT aus dem Oktober ist ein Bericht über die Qualität solcher Ersatzteile, u.a wird dort auch ein inneres Verziehen aufgrund des Produktionsprozesses und der hohe manuelle Nachbearbeitungsaufwand beschrieben

    C’t wollte dort die Druckerwaffe nachbauen, interessanter Artikel über die aktuellen Grenzen der Methode.

    Ansonsten warum nicht….

  2. Interessant.
    Aber ob die Luftwaffe oder das BAAIN schon Vergleichbares vorantreiben? Wäre wirklich interessant.

    Konzeptionell auch ganz toll ableitbar (Anfangsoperation und so).

  3. Problematisch ist die Sache natürlich trotzdem, da das Lfz ggf. die Zulassung verliert, wenn nicht freigegebene Bauteile (Lieferant mit Luftfahrt-Zulassung, Abnahme, etc.) verbaut werden. Was im Privatbereich vielleicht möglich ist, geht da eben nicht (mehr), und gerade auch deshalb sind die Systeme so teuer. Ich erinnere nur an das Thema „counterfeit spare parts“. Hier ‚mal ein Bericht dazu:

    http://www.aia-aerospace.org/assets/counterfeit-web11.pdf

  4. @Soenke Marahrens

    bei Golem gabs sogar nen Artikel über den ersten mini Metall 3D-Drucker für Zuhause.
    Ich denke es ist nur eine frage der Zeit bis auch mechanisch belastbare Teile per 3D-druck gefertigt werden können. Auch wenn ich damit jetzt keine Fahrwerksaufhängung für meinen Golf IV drucken würde.

  5. @Thomas Melber, Stuttgart:
    Offenbar sind die Briten da pragmatischer, während man bei uns schnell behauptet sowas sei aus rechtlichen Gründen nicht möglich. Selbstblockade durch Denkblockade.

  6. @Memoria
    Wenn das ausreicht könnte man die Anforderungen an die Bauteile von vorneherein herabsetzen (Lastenheft, und so …) und dadurch einiges an Kosten sparen. Fakt ist, daß hier Äpfel mit Birnen verglichen werden.

  7. @Thomas Melber, Stuttgart:
    Die Frage muss doch aber trotzdem sein:
    Macht es für bestimmte nicht flugkritische Bestandteile in gewissen Umständen (Einsatz) Sinn?

    Weil wir eine solche Zielorientierung nicht mehr haben, kommt es doch zu den Problemen bei vielen Großprojekten.

  8. So wie die Teile aus dem Video von BAE aussschauen sind die Teile im Original auch aus Kunststoff und dienen z.B. als Staubfilterhalter für die Lüfter von irgendwelchen Electronic Modulen, wie Funkgerät, TACAN usw. oder als Abstandhalter von Platinen usw.

  9. @Sönke Marahrens:
    Wenn es Sinn macht: Ja.

    Die erste Frage muss doch sein:
    Habe ich bei den geplanten LoA ein Verfügbarkeitsproblem von ET bei Flugzeugen (z.B. Vorausstationierung für Anfangsoperation)?
    Oder kann ich hiermit insgesamt die Kosten reduzieren (dann muss ich es eben durch ein Zulassungsverfahren bringen)?

    Wenn an aber gleich vorallem weiß, warum etwas nicht geht, bevor man weiß was der Mehrwert ist – dann ist man wohl im heutigen Deutschland angekommen.

  10. @Memoria
    Ich will nicht „Reichsbedenkenträger“ sein, aber es gibt nun einmal Zulassungsverfahren und Betriebsgenehmigungen. Wenn die aufgezeigte (Ersatz-) Lösung gewünscht ist, so muß der Gesetzgeber hier zuerst den Rahmen ändern, im Zweifelsfall auch im internationalen Rahmen. Das gilt z.B. auch bei der Passage durch „freundlichen“ Luftraum.

  11. Die aktuellen 3D Drucker arbeiten mit einer Art Sintertechnik, die hat ihre Grenzen im Bereich der Festigkeit. Von daher wird es nie hochfeste Bauteile aus einem 3D Drucker geben. Für eine begrenzte Lebensdauer könnte man solche Teile jedoch unter genau definierten Umständen zulassen-zB für Reparaturen on Base im Einsatz. Ich glaube die Amerikaner nutzen dafür auch 3D Drucker, allerdings nicht für fliegende Plattformen sondern Army und Facility Management.

    Aber interessant die unterschiedlichen Ansätze: in UK schauen sie was alles geht-in Deutschland sucht man was nicht geht…

  12. Das Video sieht sehr nach „Superman lässt seine arktische Festung auferstehen“ aus.

    „It is hoped the technology could cut the RAF’s maintenance and service bill by over £1.2m over the next four years.“ (BBC) Klingt für mich eher so, als hätten findige Materialforscher ihr aktuelles Steckenpferd irgendwie bei der RAF ins Budget gepresst als nach dem Tornado zum selber drucken.

    Sehr langfristig mögen sich einige Optimisten da die Revolution der Logistik versprechen, grad wirkts aber noch wie eine aufpolierte Variante von „Kein Problem, mit genug Panzertape kriegen wir das schon hin.“

  13. @Memoria

    ganz ehrlich…wenn ich mir heutige Verlegungen ansehen…Nein ….

    ich will damit nicht neue Technologien kaputt reden, aber ich denke, da gibt es im Militär sinnvollere Anwendungsbereiche als ausgerechnet dieser Bereich (zumindest die nächsten paar Jahre.

    Und 1.2 Mio über 4 Jahre scheint mir nicht gerade eine grosse Einsparung zu sein…
    insbesondere wenn ich die dazu notwendigen Org-Aenderungen, Ausbildungen etc sehe…

    wer drückt denn? Der NachschubFw.. der S6? ;-) oder der Pilot selbst?

  14. @Soenke Marahrens:
    Man muss es ja auch nicht machen nur weil es gerade hip ist.
    Und sicher gibt es einfachere Anwendungsbereiche.

    Ich finde nur, dass man gerade auch in der Bw, viel zu schnell sagt:
    „geht nicht… rechtlich nicht möglich… politisch nicht gewollt…“

    Bevor man sich mal die Karten gelegt hat.
    Darum geht es mir. Es ist dieser innovationsfeindliche Zeitgeist.
    Wie gesagt Selbstblockade durch Denkblockade.

    @Thomas Melber, Stuttgart:
    Und die Briten unterliegen einem anderen internationalen Rahmen?

    Genau dies ist mein Punkt (s.o.):
    Wenn man der Meinung ist das macht Sinn, dann muss man für nationale Bestimmungen mit dem Gesetzgeber reden.
    Aber genau das ist ja ganz oft nicht der Fall, stattdessen werden gute Ideen abgeblockt mit: Das ist rechtlich nicht möglich.

    Das BMVg kommuniziert ja so auch mit dem Bundestag.
    Anstatt zu sagen:
    Bitte Gesetzesänderung, wird erklärt, dass es „rechtliche Probleme“ gibt.

  15. @Memoria

    welcher Teil von

    Das haben wir noch nie so gemacht!
    und den drei Bw Größen
    zu gross, zu klein und haben wir nicht!

    ist Ihnen unklar ;‘)?

  16. @ Soenke @all
    was da in der CT getestet wurde ist mit professionellen Verfahren nicht zu vergleichen. für den heimuser kommen idr thermoplastische Kunststoffe in frage, mit schichtdicken im zehntel-mm bereich. Das ist idT nicht besonders präzise oder gar haltbar

    höhere anforderungen an material und präzision lässt sich mit stereolithografie erreichen. das verfahren wird auch im Bae vid gezeigt. Dabei wird ein klares Harz mit hilfe von Uv-Lasern ausgehärtet. schichtdicken im hunderstel-mm bereich sind da kein problem. ist für den homeuser aber meist zu teuer.

    Sinterverfahren gibt es inzwischen auch. eine möglichkeit ist das besprühen eines pulvers mit einem bindemittel. da hat man aber wieder das problem geringer maßhaltigkeit. für präzise und belastbare bauteile sollte man daher auf metall-lasersinter-druck zurückgreifen. die dort gefertigten Teile sind auch im hunderstel-bereich maßhaltig und mindestens so stabil wie gussteile, tendenziell sogar eher belastbarer. das hat mit aufschmelz und abkühlprozessen zu tun. sollte ein metallurge hier rumschwirren kann der das mit sicherheit besser erklären.

    achja … die amis waren nicht nur zuerst auf dem mond …

    http://www.military.com/daily-news/2012/08/17/mobile-labs-build-on-the-spot-combat-solutions.html

    http://www.extremetech.com/extreme/134808-us-army-sends-rapid-prototyping-labs-to-afghanistan-prepares-to-battle-insurgents-with-3d-printed-equipment

    http://www.ref.army.mil/

  17. Es würde mich stark wundern, wenn die Bilder im Video einen Bezug zum genannten Thema hätten! Wäre das ganze nicht auf dem Kanal von BAE Systems selbst veröffentlicht worden, hätte ich das ganze glatt als Fake bezeichnet.

    Der Trend Reparaturen mit Hilfe von Teilen aus Rapid Prototyping bzw. Rapid Manufacturing Verfahren durchzuführen ist nicht neu und es gab von einiger Zeit mal ein Studie der U.S. Army dazu inwieweit es möglich wäre eine containerbasierte Werkstatt mit Rapid Manufacturing Maschinen und herkömmlichen CNC-Fertigungszentren zu bestücken, so dass Teile z.B. direkt in der FOB gedruckt, gefräst oder gedreht werden können. Alles in allem ein sehr interessanter Denkansatz!

    Auch gab es Ansätze z.B. die kleinen EOD Roboter so zu bauen, dass sie sich, wenn mal was schief läuft, in tausend Teile zerlegen, so die Energie absorbieren und man sie danach einfach wieder zusammensetzt und zerstörte Teile nachdruckt.

    Doch zurück zum Thema: Das im Video gezeigt Verfahren nennt sich Stereolithographie. Hierbei wird ein lichthärtendes Harz mittels Laser schichtweise ausgehärtet und so eine dreidimensionale Struktur erschaffen. Meines Wissens nach sind diese Teile aber nicht sonderlich belastbar und werden primär für Demonstrations- oder Urformzwecke verwendet.
    Auch sehen die Teile die da aus der Maschine kommen eher aus wie Machbarkeitsstudien die die Hersteller solcher Maschinen gerne produzieren um zu zeigen was möglich ist.
    (Da diese Verfahren täglich weiterentwickelt werden, kann mein Wissen da aber auch schon veraltet sein!)
    Wahrscheinlicher ist, dass für unsere Einsatzzwecke Verfahren wie Lasersintern, Multiphase Jet Solidification, oder Fused Deposition Modelling zum Einsatz kommen.
    (Wen das interessiert –> Google it!, ich will hier nicht mit zu vielen Details langweilen.)
    Hiermit lassen sich reproduzierbare Genauigkeiten und Festigkeiten erzielen, so dass die Teile dann auch real eingesetzt werden können, sofern diese ausreichend sind.
    Die Zulassungsfrage müssen leider andere klären, ich bin hier nur der kleine Ingenieur der die Diskussion mit etwas Fachchinesisch und Hintergrundwissen versorgen wollte! ;)

  18. @Markus d.Ä

    ich bin ja ganz auf ihrer Seite, ich finde die Technik absolut faszinierend, aber wenn es nicht „Homeuser Einsatzreife“ erlangt, ist es im Feld nicht zu gebrauchen…. dann ist einfliegen immer billiger.

    Und wenn ich die Bilder aus dem Film richtig interpretiere, wäre ein Staubkorn bei dieser Anwendung sagen wir mal so, mindestens prozessstörend.

  19. Wenn man dagegen rechnet, dass aufgrund eines selbst gedruckten Teils ein Tornado abstürzt, dann muss man ganz nett viele Teile drucken, bis der Betrag wieder eingespart ist.

    Je komplexer ein System ist, desto größer auch das Risiko, dass es zu einem Ausfall kommt, wenn ein Teil mit anderen Eigenschaften eingebaut wird.

  20. @ soenke… sie scheinen mich misssverstanden zu haben. das additive verfahren mit flüssig PLA ist für zu hause. was BSA da nutzt ist seit 10-20 Jahren industriestandard -> stereolithografie mit duroplasten. ist durchaus haltbar das zeug und selbst die thermoplastischen teile sind für viele bereiche erstmal ausreichend. gesinterte metallteile sind ohnehin schon absolut konkurrenzfähig (wenns nicht unbedingt nen schmiedeteil sein muss)

    und schauens sich mal den ansatz der REF mal genauer an. einfliegen kann man nur was es schon gibt und manchmal ist machen auch SCHNELLER als fliegen.

    Bsp.: USA landen irgendwo in nowhereistan, diverse Privates stellen fest, dass mil.std.equip dort schwächen hat -> meldung ans REF -> REF prüft und überlegt sich nen fix -> Prv. testet den, stellt fest das es noch nicht optimal ist -> fix2.0 -> test -> wohlgefallen -> massenproduktion (nicht mehr beim REF, sondern iwo in den Staaten/China).

    von einsicht in das problem bis zu einem fertigen prototypen muss da nichtmal ne woche vergehen.

    wer den vorteil dieses ansatzes gegenüber konventioneller beschaffung nicht erkennt, kämmt sich entweder mit dem hammer oder liest noch nicht lange genug im blog mit ;)

    edit: ob ausgerechnet die luftfahrt ein ideales experimentierfeld für diese neuen verfahren darstellt, ziehe ich aber auch mal in zweifel ;)

  21. @Soenke Marahrens

    … aber wenn es nicht “Homeuser Einsatzreife” erlangt, ist es im Feld nicht zu gebrauchen….

    Der Ansatz ist falsch, denn dann wären alle Teile, die aus einer hochpräzisen CNC-Fräsmaschine mit – sagen wir mal – sieben Freiheitsgraden des Fräskopfes kommen nicht Homeuser Einsatzreif, weil sich der Homie so ein Ding nicht leisten kann.
    Machen Sie die Geräte billig genug, dann hat sie jeder Hans und Franz im Hobbykeller stehen und Ihre Kriterien sind erfüllt.

  22. Größere Teile wird es auch vorerst nicht geben, einfach weil 3D-Drucker idR nicht drauf ausgelegt sind. Handelsübliche gehen bis zu 20x20x20cm, und das kann Stunden dauern – dazu kommen dann Beschränkungen in Bezug auf die Materialien. Mit einem Militärbudget kann man bestimmt schnellerer, größere Drucker entwerfen, die flexibler sind bei Materialien – aber da gibt es momentan noch Grenzen,

  23. Bei Danger Room (Links siehe Blogroll) gibt es auch eine Serie zum Thema 3D Drucker. U.a. kommt auch die chinesische Luftwaffe vor. (die machen was ganz ähnliches)

  24. @Elahan

    Ich hab‘ zwar in Physik nie aufgepasst, aber das verlinkte ist eher Laser-Metallbearbeitung denn 3D-Druck?

  25. @TW
    Sieht doch sehr nach einem sog. 3d-drucker aus. Aus dem von Elahan verlinkten pdf (101026_aerospace_DE_EN_lowres.pdf):

    „Der Begriff LaserCUSING® – zusammengesetzt aus
    dem C von Concept Laser und dem englischen
    FUSING für ‚komplett aufschmelzen‘ […]. Das Schmelzverfahren […] generiert unter Verwendung von 3D-CAD-Daten Schicht für Schicht
    komplexe Bauteilgeometrien“ (hervorhebung durch mich)

  26. @ skalg

    wenn man lieb fragt bekommt man auch größere maschinen:

    http://www.youtube.com/watch?v=4Af8S-suDaU
    (magic happens at 3:30)

    sowas hochzuskalieren ist natürlich teuer und in vielen fällen nicht benötigt. gibt aber auch schon DIY-PLA-Extruder die nen Kubikmeter bauvolumen befüllen können

  27. @Thomas Wiegold: Vielleicht kann die Firma Qinetiq weiterhelfen, die hat nach dem Outsourcing der Briten die Nachweisführung vom Militär in Boscombe Down übernommen, analog zur dt. WTD.

    @all: Ich sehe nicht, dass solche Ersatzteile in Deutschland eine generelle Zulassung erhalten. Hier ist die Nachweisführung und die an die fertige Abnahme (Prüfung) genau wie die lebenslange Aktenführung so kompliziert, dass ich es dann doch im Heimatland fertigen muss. Hier wäre eine Straffung der Ersatzteilbeschaffung wohl sinniger.
    Ich würde ungern ein ein LFZ einsteigen, für das der Wart sich seine Ersatzteile selber bastelt. Denn wie soll der zuständige Prüfer die Güte im Felde feststellen?

  28. > Problematisch ist die Sache natürlich trotzdem, da das Lfz ggf. die Zulassung verliert, wenn nicht freigegebene Bauteile (Lieferant mit Luftfahrt-Zulassung, Abnahme, etc.) verbaut werden.

    Das ist nicht so sehr das Problem. Man kann ja die 3D-Resultate zulassen.

  29. @Wolfgang-2: Den Stückgutprüfer möchte ich sehen, der generell Produkte aus einem Drucker zulässt.

  30. > @all: Ich sehe nicht, dass solche Ersatzteile in Deutschland eine generelle Zulassung erhalten.

    Ich sehe nichts, was dagegen spricht. Der Hersteller der Orignalteile muss diese per 3D-Drucker alternativ erstellen und der muss mit dem Luftfahrbundesamt ausmachen, wie diese zu testen sind für die Zulassung. Wenn der das 3D-Rohmaterial vorgibt und die CAD-Zeichnung, dann ist das ok.

  31. > @Wolfgang-2: Den Stückgutprüfer möchte ich sehen, der generell Produkte aus einem Drucker zulässt.

    TomTom die Zulassung läuft nicht so ab, dass der Obergefreite Bastelfix einen Drucker anschleppt, eine Zeichung macht und das ausdruckt. Das zeug wird beim Hersteller der O-Teile hergestellt und diese Teile durchlaufen dann exact den gleichen Zulassungsprozess. Das kann dann sogar soweit gehen, dass bestimmte Teile nur mit bestimmten Drucker gedruckt werden dürfen und speziellen Materialien.

  32. Ketzerisch sage ich dann: wenn die Truppe das selber und billiger machen kann kommt das nie. Z.B. könnte bei LUNA (ggf. auch KZO, wobei das schon deutlich anspruchsvoller ist) auch vieles selbst repariert oder instandgesetzt werden, allerdings schließen das die Lieferverträge aus.

  33. @Wolfgang-2: Ist mir schon klar, wie das läuft. Aber hier ging es darum, in einer vorgeschobenen Basis Ersatzteile herzustellen.
    Und nicht um die Frage, wie der Hersteller eines Produktes selbiges herstellt. In diesem Fall ist es selbstverständlich zertifizierbar, aber ich kenne das Zulassungswesen der Bw, auf das Drucken von Ersatzteilen für die Luftfahrt am Ort des Einsatzes (würde sich zB auch super für die an Hubschrauber an Bord anbieten) werden wir aber noch lange warten müssen.
    Hier sind die Hürden (oft zurecht) sehr hoch gelegt.

  34. Also das ist nicht trivial. Die Teile müssen durch den gesamten Zulassungsprozess und das kann bedeuten, dass die E-Teile hinterher andere Standzeiten haben und auch zum Beispiel andere Abmessungen. Und es muss beim Druck auch sichergestellt werden, dass diese Teile dann im Single-Shoot fehlerfrei sind oder die fehlerhaften Teile mit relativ einfachen Messmethoden aussortiert werden können. Das bedeutet aber auch eine relativ umfangreiche Ausbildung desjenigen, der den Drucker bedient.

    Es kann sogar sein, dass ein E-Teil nur für einen Einsatz bereit steht. Dann wäre der Flieger einsetzbar während des E-Teil auf dem Versandwege unterwegs ist.

  35. > aber ich kenne das Zulassungswesen der Bw, auf das Drucken von Ersatzteilen für die Luftfahrt am Ort des Einsatzes (würde sich zB auch super für die an Hubschrauber an Bord anbieten) werden wir aber noch lange warten müssen.
    Hier sind die Hürden (oft zurecht) sehr hoch gelegt

    Die BW kann diese Teile gar nicht zulassen, einfach weil die die Infrastruktur nicht hat. Man muss damit zum Hersteller gehen. Der muss das Koch- oder besser Druckrezept erstellen und alle dazu nötigen Teile inklusive der Zulassung liefern.

  36. @Oxtorne

    Das war ein Missverständnis, ich verstehe unter Home User Reife press Start und Print….
    Wenn mich nicht alles täuscht steht an einer cnc fräse immer noch ein Industriemechaniker und nicht der Praktikant!
    @Markus
    Das outsourcen von F35 Teilen an China, um die Programm Kosten zu senken, hat gerade zum Aufschrei in USA geführt. Wobei ich immer noch auf den Tag warte, an dem ein chinesischer Ingenieur in USA anruft und auf einen Fehler in den Bauplänen hinweist…..

  37. Für ABDR wäre es eine sinnvolle Sache und wer sagt, das in einem 3D Shop kein Prüfer ist. Es gibt viele Bauteile welche auch bei einem Kampfflugzeug keine hohen Belastungen ausgesetzt.

    Lasersintern (Laser 3D Druck) ist ein Verfahren, welches hochfeste Bauteile ermöglicht.

    http://www.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/a278635.pdf

    „Wir können mit unserem Laserstrahl aus den Ausgangsstoffen in einem Schmelzverfahren inzwischen sehr viele Metalle verarbeiten: Gold, Silber, Bronze, Stahl und auch hochfeste Nickellegierungen für die Luftfahrt, selbst Titan lässt sich mit dem Lasercusing gut aufbauen“ Interview mit Günter Hofmann (Geschäftsführer bei Concept Laser, CEO) über die Produktion der Zukunft.

  38. Die obige Diskussion erinnert mich ein bisschen an die Geschichte, in der die Luftwaffe Anfang der 1940er Jahre eine erbeutete Spitfire untersuchen ließ und erstaunt feststellte, dass diese Maschine in Deutschland niemals abgenommen worden wäre, weil z.B. die rudimentäre Polierung der Tragflächenoberflächen, sowie die Anzahl und (vermeintlich) unzureichende Nachbearbeitung der Nieten dies verhindert hätte…

    Lieber sagen, es geht nicht und wird auch niemals klappen, als dem Prozess offen gegenüberzustehen :)

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