Flugzeugtaugliche Kunststoffbauteile bei Airbus, 3D Druck in der Luftfahrt

Sascha Surbanoski
2. Juni
4 Min. Lesezeit

Airbus hat seine additive Fertigung in den vergangenen Jahren konsequent ausgebaut und produziert mittlerweile mehr als 25.000 flugzeugtaugliche Kunststoffteile pro Jahr. Das ist keine Versuchsreihe mehr, sondern industrielle Serienproduktion unter Luftfahrtzertifizierung. Die Zahl zeigt, wie weit der 3D-Druck in einem der regulierungsintensivsten Industriezweige der Welt inzwischen vorgedrungen ist.

Das Bauteil und der Anwendungsfall

Bei den mehr als 25.000 Teilen handelt es sich um Kunststoffbauteile, die direkt in Flugzeugen verbaut werden und damit den strengen Anforderungen der Luftfahrtzertifizierung (u. a. FAA und EASA) genügen müssen. Konkret geht es um Kabinenkomponenten, Halterungen, Abdeckungen, Kanalteile und funktionale Strukturelemente, die in Flugzeugen der A320-Familie und weiteren Airbus-Baureihen zum Einsatz kommen. Viele dieser Teile sind geometrisch komplex, werden in kleinen bis mittleren Stückzahlen benötigt und waren früher über klassische Spritzguss- oder Fräsprozesse gefertigt.

Besonders relevant ist der Einsatz bei Ersatz- und Nachrüstteilen für ältere Flugzeugmuster, bei denen Werkzeuge nicht mehr verfügbar oder wirtschaftlich nicht sinnvoll sind. Ähnliche Ansätze verfolgt die Branche auch bei UAV-Komponenten, wie der Artikel zu UAV-Ersatzteilen aus dem Feldlabor auf 3ddrucklife.de zeigt.

Warum hat Airbus auf 3D-Druck gesetzt?

Der entscheidende Auslöser war die Kombination aus drei Faktoren: Lieferkettenproblemen bei Kleinserien-Spritzgussteilen, dem Wegfall von Werkzeugformen für ältere Baureihen und dem wachsenden Druck, Flugzeuge schneller zu konfigurieren und zu warten. Klassische Fertigungsverfahren erfordern bei Geometrieänderungen neue Werkzeuge, was Vorlaufzeiten von Wochen bis Monaten bedeutet. Beim 3D-Druck entfällt dieser Schritt vollständig.

Hinzu kommt das Gewichtspotenzial: Additiv gefertigte Bauteile lassen sich topologieoptimiert (also strukturell auf das Notwendige reduziert) konstruieren, was bei jedem Kilogramm Einsparung im Flugzeug direkt Treibstoffkosten senkt. Fräsen und Guss scheiden für diese Geometrien entweder aus technischen Gründen oder wegen unverhältnismäßig hoher Kosten aus. Wie AM Chronicle berichtet, hat Airbus die additive Fertigung dabei nicht als Nischenlösung, sondern als festen Bestandteil der Serienproduktion etabliert.

Verfahren und Material im Detail

Airbus setzt für die zertifizierten Kunststoffteile primär auf SLS (Selective Laser Sintering, ein pulverbasiertes Verfahren ohne Stützmaterial, bei dem Kunststoffpulver schichtweise mit einem Laser verschmolzen wird) sowie auf FDM (Fused Deposition Modeling, Schmelzschichtverfahren mit Hochleistungsfilamenten). Für Kabinenteile kommen dabei vor allem flammhemmende Materialien wie ULTEM 9085 und PEKK zum Einsatz, die die strengen FST-Anforderungen (Flame, Smoke, Toxicity) der Luftfahrt erfüllen.

SLS bietet den Vorteil, dass keine Stützstrukturen notwendig sind und komplexe Geometrien in einem Durchgang gefertigt werden können. FDM-Teile aus Hochleistungsfilamenten wie ULTEM sind dagegen besonders dort interessant, wo definierte mechanische Eigenschaften in einer bestimmten Richtung gefragt sind. Die Qualifizierung jedes einzelnen Materials und Prozesses nach Luftfahrtnorm ist dabei der aufwändigste Teil des gesamten Workflows.

Was wurde konkret verbessert?

Die greifbarsten Verbesserungen liegen in drei Bereichen: Lieferzeit, Lagerhaltung und Designfreiheit. Teile, die früher Wochen auf Werkzeugfreigabe und Produktion warten mussten, können heute innerhalb weniger Tage gefertigt und geliefert werden. Das reduziert die sogenannte Aircraft-on-Ground-Zeit (AOG, also die Zeit, in der ein Flugzeug wegen fehlender Ersatzteile nicht fliegen kann) erheblich.

Beim Lageraufwand erlaubt der digitale Bestand (ein CAD-Modell statt physischer Teilevorräte) eine deutliche Reduzierung des gebundenen Kapitals. Airbus spricht intern von signifikanten Einsparungen bei Lagerhaltungskosten für Langläufer-Baureihen. Herausfordernd bleibt die Zertifizierung: Jede neue Geometrie, jedes neue Material muss durch einen aufwändigen Qualifizierungsprozess, was die Flexibilität des Verfahrens teilweise bremst. Für standardisierte Bauteile ist dieser Aufwand einmalig, für individuelle Sonderteile bleibt er ein echter Kostenfaktor.

Übertragbarkeit für den Mittelstand

Was Airbus im Großmaßstab betreibt, ist strukturell auf mittelständische Zulieferer und Betreiber übertragbar, allerdings mit realistischen Einschränkungen. Wer Ersatzteile für Maschinen oder Anlagen mit langen Lebenszyklen vorhält, steht vor denselben Grundproblemen: Werkzeuge werden obsolet, Lieferanten fallen weg, Stückzahlen sind zu klein für klassische Fertigung. Hier bietet der 3D-Druck für Ersatzteile einen direkten wirtschaftlichen Hebel.

Die Einstiegshürde liegt weniger bei der Technologie als bei der Qualifizierung und Dokumentation. Wer in regulierten Branchen (Medizin, Luftfahrt, Bahn) tätig ist, braucht einen Partner, der Materialzertifikate, Prozessdokumentation und Rückverfolgbarkeit liefern kann. Für nicht-regulierte Anwendungen, etwa Vorrichtungen, Halterungen oder Prototypen, ist der Einstieg deutlich niedrigschwelliger. Wichtig ist eine ehrliche Analyse, welche Teile sich wirklich für additive Fertigung eignen und welche besser konventionell gefertigt bleiben. Nicht jedes Bauteil profitiert vom Verfahrenswechsel.

Persönliches Fazit

25.000 flugzeugtaugliche Teile pro Jahr sind eine Zahl, die man nicht einfach ignorieren kann. Sie zeigt, dass additiver Druck in der Luftfahrt längst kein Pilotprojekt mehr ist, sondern Produktionsrealität. Was mich dabei am meisten beeindruckt, ist nicht die schiere Menge, sondern die Tatsache, dass Airbus den gesamten Zertifizierungsaufwand in einen skalierbaren Prozess überführt hat. Das ist die eigentliche Leistung.

Für die Branche insgesamt ist das ein starkes Signal: Wenn ein Konzern mit den strengsten Qualitätsanforderungen der Welt additiv in Serie geht, dann ist das Argument „zu riskant für echte Anwendungen" endgültig vom Tisch. Gleichzeitig sollte man die Übertragbarkeit nicht überschätzen. Airbus hat Jahre in Materialqualifizierung und Prozessvalidierung investiert, das ist kein Aufwand, den ein Mittelständler mal eben repliziert.

Was bleibt: Der Use-Case zeigt sehr klar, wo 3D-Druck seinen stärksten wirtschaftlichen Hebel hat, nämlich bei Kleinserien, komplexen Geometrien und langen Produktlebenszyklen. Wer in diesen Bereichen noch auf klassische Fertigung setzt, sollte die Kalkulation zumindest einmal ernsthaft aufmachen. Ich sehe das in der täglichen Praxis immer wieder: Der erste Schritt ist oft der schwerste, aber selten der teuerste.