Leichtbau auf den Punkt: Titanaluminid-basierte Mikroreaktoren und Wärmeübertrager sollen Wasserstoffsysteme für Flugzeuge, Landmaschinen und schwere Nutzfahrzeuge so leicht und hitzebeständig machen, dass sie in mobilen Anwendungen einsetzbar werden.
Ziel ist des im Februar 2026 gestarteten Forschungsprojekts „Innowaerm“ ist, Wasserstoff kompakt, leicht und robust für mobile Schwerlastanwendungen nutzbar zu machen. Mit der Technologie wollen die Forschenden von Fraunhofer ILT und Fraunhofer IMM eine Grundlage für klimaneutrale Antriebe für Flugzeuge und große landwirtschaftliche Maschinen schaffen – in einem Bereich, in dem Batterien an ihre Grenzen stoßen.
Dazu sollen hochtemperaturbeständige Leichtbau-Wärmeübertrager und Reaktoren für mobile Anwendungen etwa in schweren Nutzfahrzeugen oder der Luftfahrt entwickelt werden. Dabei geht es nicht nur um klassische Wärmetauscher zur effizienten Energienutzung, sondern auch um sogenannte Mikroreaktoren, um aus Flüssigkeiten wie Methanol oder Ammoniak direkt Wasserstoff zu erzeugen, der dann zum Antrieb genutzt werden kann.
Die Forschenden verwenden Titanaluminid, eine extrem leichte, hitzebeständige und korrosionsresistente Legierung, die sie additiv verarbeiten. Das eingesetzte 3D-Druckverfahren LPBF wurde am Fraunhofer ILT gezielt weiterentwickelt, um die bislang problematische Verarbeitung des besonders spröden Titanaluminids zu ermöglichen. Titanaluminid, das zu den intermetallischen Phasen zählt, konnte bisher nur sehr aufwendig verarbeitet werden beispielsweise mit Elektronenstrahlschmelzen oder Guss. Durch die additive Fertigung lassen sich nun exakte Geometrien fertigen und an thermische sowie strömungstechnische Anforderungen anpassen.
Titanaluminid verbindet Eigenschaften metallischer und keramischer Werkstoffe. Die ungewöhnliche Legierung ist extrem leicht, hitzebeständig, aber auch spröde und schwer zu verarbeiten«, erklärt Vogelpoth. »Deshalb war es bisher kaum für komplexe Bauteile einsetzbar. Mit unserer neuen Vorwärmtechnik im Laserschmelzprozess können wir das jetzt ändern. So wird es möglich, mikrostrukturierte Reaktoren herzustellen, die leicht genug für den Einsatz in mobilen Anwendungen sind, vom Flugzeug bis zur Landmaschine.
Andreas Vogelpoth, Projektleiter, Fraunhofer ILT
Im Mittelpunkt des Projekts steht die gewichtssensible Luftfahrt, in der intensiv an emissionsfreien Antrieben geforscht wird. Die im Projekt entwickelten Reaktormodule sollen direkt an Bord Wasserstoff erzeugen, indem sie flüssige Trägerstoffe umwandeln. Das vermeidet aufwendige Tanklösungen mit gasförmigem Wasserstoff und schafft neue Spielräume für Reichweite und Sicherheit. Die Technologie eignet sich besonders für hybride Antriebssysteme, bei denen Brennstoffzellen im Zusammenspiel mit chemischen Energieträgern eine flexible und emissionsarme Energieversorgung ermöglichen.
Auch für andere mobile Anwendungen mit hohen Belastungen, etwa landwirtschaftliche Maschinen oder Nutzfahrzeuge, bietet das Konzept große Vorteile. Es ist insbesondere die Kombination aus geringem Gewicht, hoher Temperaturbeständigkeit und kompakter Bauform dort relevant, wo der verfügbare Bauraum knapp und die Anforderungen an Effizienz hoch sind.
In der nächsten Projektphase liegt der Fokus auf der Validierung unter realen Einsatzbedingungen. Das Projektteam plant, die Herstellbarkeit im industriellen Maßstab zu demonstrieren und das Potenzial der neuen Fertigungstechnologie für klimaneutrale Antriebssysteme in der Luftfahrt zu zeigen.
Das Fraunhofer ILT in Aachen koordiniert das Vorhaben; die Projektlaufzeit beträgt 24 Monate. Das Projekt wird im Rahmen des Programms VIP+ – Validierung des technologischen und gesellschaftlichen Innovationspotenzials wissenschaftlicher Forschung mit rund 1,5 Mio. Euro gefördert. Das Fraunhofer IMM bringt seine langjährige Erfahrung im Bereich kompakter Reaktorsysteme für die Wasserstofferzeugung ein. Beide Institute arbeiten eng zusammen, um die neue Fertigungstechnologie mit konkreten Anwendungsanforderungen aus der Energie- und Mobilitätsforschung zu verknüpfen.
Bild oben: Im Projekt InnoWaerm sollen Reaktoren aus Titanaluminid direkt an Bord von Flugzeugen Wasserstoff erzeugen, indem sie flüssige Trägerstoffe umwandeln. (Quelle: Fraunhofer ILT)
Quelle und weitere Infos: Pressemitteilung
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