Mehrere Fraunhofer-Institute und die Brandenburgische Technische Universität Cottbus-Senftenberg arbeiten unter Federführung von Rolls-Royce Deutschland und weiteren Partnern wie die Forschungseinrichtung Access an der Zukunft des hybridelektrischen Fliegens. Gefördert durch das Land Brandenburg sowie das BMWK forschen die Partner an einem neuen Antriebssystem für Mittelstreckenflugzeuge bis 35 Passagiere.
Die Clean-Sky-Programme der Europäischen Union und darin enthaltene Clean Aviation-Perspektiven sind eine wichtige Richtschnur für die Luftfahrt, um die verursachten Stickoxid- und Lärmemissionen deutlich zu reduzieren. Eine vielversprechende Technologie dafür ist das hybridelektrische Fliegen: Eine Gasturbine erzeugt elektrische Energie, mit der ein Zwischenbatteriespeicher geladen wird; für den Antrieb bezieht das Flugzeug seine elektrische Energie aus diesem Speicher. Größere sowie langsamer drehende Rotoren erzeugen weniger Lärm am Boden und verursachen einen deutlich kleineren Lärmteppich als Flugzeuge mit konventionellem Antrieb. Der modulare Aufbau ermöglicht darüber hinaus, zukünftig auch alternative Treibstoffe oder völlig neue Stromquellen einzusetzen.
Das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) fördert Projekte des hybridelektrischen Fliegens im Rahmen des sechsten nationalen zivilen Luftfahrtforschungsprogramms (LuFo-VI) in enger Abstimmung mit dem Land Brandenburg. Der DLR Projektträger monitort die Verwendung dieser Strukturmittel.
Bis Mitte 2026 wollen die Partner
- Fertigungstechnologien für die Herstellung hybridelektrischer Antriebskomponenten entwickeln,
- vorhandene Technologien qualifizieren und
- prototypische Komponenten herstellen.
Die Forschungspartner fokussieren dabei auf das schnelle Entwickeln von Prototypen, denn aufgrund eines hohen Wettbewerbsdrucks müssen Entwicklungszeiten deutlich verkürzt werden. Ziel ist deshalb auch, die Durchlaufzeiten vom fertigen Design eines Funktionsprototypen bis zur Übergabe an den Auftraggeber von mehreren Monaten auf wenige Wochen zu verkürzen. In weiteren Projekten entstehen hochflexible Produktionskonzepte, ohne die eine effiziente Serienfertigung nicht möglich wäre.
Zahlreiche geplante Produktionstechnologien wie additive Fertigung (3D-Druck) und Umformung wurden bisher noch nicht im Flugzeugbau angewandt. Diese sollen nun für die besonders strengen Anforderungen an Qualität, Zuverlässigkeit und Haltbarkeit in der Luftfahrt qualifiziert werden.
Die Aufgaben der Partner im einzelnen:
- Das Fraunhofer IWU übernimmt die Koordinierung und bringt Expertise in der Umformtechnik sowie der Hochleistungszerspanung und deren digitalen Prozessabbildung ein. Bei einem der Hauptprojekte, der Brennkammern-Gehäusefertigung wird das Know-how in der Massivumformung sowie der flexiblen Blechteilfertigung genutzt. Insbesondere unterstützt das Fraunhofer IWU die durchgängige digitale Darstellung über den gesamten Entwicklungszyklus bis hin zur Serienfertigung.
- Das Fraunhofer IWS setzt auf die laserbasierte additive Fertigung. Für die Herstellung der Brennkammer fiel die Wahl auf das Verfahren Laser Powder Bed Fusion (PBF-LB). Dabei schmilzt ein Laser Metallpulver Schicht für Schicht auf ein Bauteil auf. Materialsparend werden erforderliche Kühllöcher beim Drucken von vorneherein ausgespart.
- Ein neues metallisches 3D-Druckverfahren der israelischen Firma Tritone Technologies wird am Fraunhofer IFAM weiterentwickelt. Die Technologie MoldJet führt zwei Fertigungsverfahren zusammen, die im Wechsel zur lagenweisen Bauteilfertigung arbeiten. Dabei wird in einer Lage zunächst die Form als Negativ zur Bauteilgeometrie aus einem wachsartigen Polymer mit so genannten Inkjet-Druckköpfen hergestellt. Diese gedruckte Lage Formmaterial wird dann über eine Schlitzdüse und eine Rakel mit Metallpulverpaste befüllt. Durch den lagenweisen Aufbau ist die Fertigung von komplexen Bauteilen mit Hinterschneidungen oder auch innenliegenden Kanälen ohne Verwendung von Stützstrukturen möglich.
- Access ist für das Entwickeln der Gusskomponenten verantwortlich. Dabei entstehen neue additive Verfahren zur Beschleunigung der aus vielen Prozessschritten bestehenden Feingussroute, so dass zukünftig Feingussteile schneller, werkzeuglos mit geringeren Investitionskosten und mit höherer Designfreiheit entwickelt werden können.
- Das Center for Hybrid Electric Systems (chesco) der Brandenburgischen Technischen Universität Cottbus-Senftenberg (BTU) übernimmt Entwicklungsumfänge und koordiniert zukünftig Aufträge der von Rolls-Royce Deutschland beispielsweise an die Fraunhofer-Institute erteilten Forschungs- und Entwicklungsprojekte. Gleichzeitig wird chesco den Kompetenzaufbau für eine spätere Serienfertigung hybridelektrischer Passagierflugzeuge in der brandenburgischen Lausitz sicherstellen.
- Rolls-Royce Deutschland ist der einzige deutsche Flugtriebwerkshersteller mit Zulassung für die Entwicklung, Herstellung und Instandhaltung moderner ziviler und militärischer Turbinentriebwerke.
Bild oben: Modell eines hybridelektrischen Flugzeugs (Quelle: Rolls-Royce Deutschland)
Quelle und weitere Infos: Pressemitteilung
