CompactGears4Turbo – Innovative Prozesskette zur Herstellung von kompakten und leichten Zahnrädern für Luftfahrtgetriebe mittels 5-Achs-Fräsen

CompactGears4Turbo

Projektlaufzeit: 1.1.2018 bis 31.12.2020

Um die Effizienz von Triebwerken zu steigern, werden in der neusten Triebwerksgeneration sogenannte doppeltschrägverzahnte Planetenradgetriebe eingesetzt. Die Doppelschrägverzahnung ist notwendig, da nur sie eine hohe Lastaufnahme bei gleichzeitig hoher Laufruhe gewährleistet. Auf der Seite der Nachteile steht die anspruchsvolle Fertigung. Gängige Fertigungsverfahren, etwa das Wälzfräsen, benötigen große Ein- und Auslaufzonen, die in der Regel eine Nut zwischen den Radteilen erfordern. Das hat zur Folge, dass doppelschrägverzahnte Zahnräder vergleichsweise schwer sind und hohe Verzahnungsbreiten aufweisen – beides ist nachteilig für die Verwendung in Triebwerken.

Das Projekt »CompactGears4Turbo« verfolgt das Ziel, eine innovative Prozesskette zur Herstellung von kompakten und leichten Zahnrädern für Luftfahrtgetriebe auf Basis des 5-Achsfräsens und -schleifens zu entwickeln. Mittels der erprobten Technologie des 5-Achsfräsens können die Zahnräder des Planetenradgetriebes signifikant kompakter und leichter hergestellt werden. Vorstudien zeigen, dass eine Nutbreitenreduzierung von 80 % sowie eine Gewichtseinsparung von 20 % möglich ist. Die zu entwickelnde Prozesskette umfasst die digitale Modellierung der Zahnräder (CAD), die computerbasierte Prozessauslegung (CAM), die Herstellung der Zahnradmakrogeometrie (5-Achs – Hartfräsen), die Herstellung der Zahnradmikrogeometrie 4 (5-Achsschleifen) und die Prüfung der Zahnräder offline (Vermessung und Lebensdauertests) sowie durch neue online Ansätze (Industrie 4.0 - Digital Twin). Die entwickelte Prozesskette wird als fertiges Technologiepaket, bestehend aus einem CAD/CAM-Modul mit integriertem Prozesswissen, zur Verfügung gestellt.

Partner

  • ModuleWorks GmbH, Aachen (Koordination)
  • Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT, Aachen
  • Werkzeugmaschinenlabor der RWTH-Aachen WZL, Aachen
  • Aixpath GmbH, Aachen
  • Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co KG, Oberursel (assoziierter Partner)
  • Aerospace Transmission Technologies GmbH, Friedrichshafen (assoziierter Partner)

Projektförderer

Das Forschungsprojekt wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert.