Airbus vliegt met 3D geprinte injectoren en Ceramic Matrix Composites
Airbus heeft deze week voor het eerst een testvlucht gemaakt met de nieuwe A320neo, uitgerust met de twee Leap straalmotoren waarin de 3D geprinte nozzles van GE zijn gebruikt. Daarnaast gebruikt men in deze motoren CMC: ceramic matrix composites, een nieuw lichtgewicht materiaal.
Maidenvlucht Airbus A320neo
De brandstofinjectoren van de Leap vliegtuigmotoren zijn een van de meest besproken 3D printdelen van de laatste twee jaar. En nu zijn ze dus echt te vinden aan boord van een vliegtuig waarmee gevlogen wordt. Liefst 19 van deze injectoren per motor worden door GE vervaardigd met metaalprinten. Door de
designvrijheid waar deze productietechnologie voor zorgt, hebben de engineers het ontwerp dusdanig kunnen aanpassen dat de motoren 15 procent minder brandstof gebruiken. Deze winst tijdens de levensduur van de vliegtuigen rechtvaardigt de relatief hoge productiekosten. Daarnaast bestaat het systeem uit minder componenten wat de assemblagekosten vermindert en de fout kans reduceert. GE is volop bezig om de productiecapaciteit voor dit onderdeel op te bouwen. Dat vergt een investering van ongeveer 50 miljoen dollars in een nieuwe fabriek in Alabama. Ook de GE-fabriek van Avio Aero in Italië is bij dit project betrokken.
CMC materiaal
De 3D geprinte injectoren zijn niet het enige bijzondere onderdeel aan deze motoren, die gebouwd worden door de joint venture van Airbus en Snecma, CFM International. In de vliegtuigmotoren wordt ook het relatief nieuwe materiaal CMC toegepast: ceramics matrix composites. GE werkt al sinds 1990 aan de ontwikkeling van deze materiaalsoort en is, zo schrijft hoofdwetenschapper voor productie- en materiaaltechnologie bij GE, Krishan Luthra, sindsdien regelmatig dichtbij een opgave geweest. Zo lastig bleek het dit hittebestendig materiaal productierijp te maken en te bewerken. CMC weegt eenderde van metaal en hoeft niet met lucht gekoeld te worden omdat het tegen hoge temperaturen bestand is. Op dat vlak presteert CMC beter dan de huidige generatie superlegeringen.
Laserboren blisks wordt overbodig
CMC wordt in de motoren van de Airbus die deze week de eerste testvlucht heeft gemaakt, toegepast in de statische afdichtingen van de turbines. Algemeen ziet men dit composiet als een van de belangrijkste materialen voor toekomstige generaties vliegtuigen. Het materiaal is echter moeilijk verspaanbaar. GE werkt ook aan de toepassing van CMC in de blisks. Op dit moment worden in de turbineschoepen van bijvoorbeeld Inconel met de laser vaak koelgaten geboord waardoor koellucht wordt geleid. Dat beïnvloedt het brandstofverbruik negatief. Bij het nieuwe materiaal kan deze stap achterwege blijven. Hierdoor kunnen er lichtere en daarmee zuinigere motoren worden gebouwd, wat het brandstofverbruik verder vermindert.
