Hybridelektrisches Fliegen Turbine Rolls Royce Fraunhofer

Hybridelektrisches Fliegen

Forschungseinrichtung in Cottbus gegründet

14. September 2024

Unter Federführung von Rolls Royce Deutschland haben mehrere Fraunhofer-Institute und die Brandenburgische Technische Universität Cottbus-Senftenberg und weiteren Partnern eine Forschungseinrichtung zur Entwicklung von Lösungen für die Zukunft des hybridelektrischen Fliegens gegründet. Die Partner forschen an neuen Antriebssystemen für Mittelstreckenflugzeuge bis 35 Passagiere.

Hybridelektrische Antriebskomponenten

Die Clean-Sky-Programme der Europäischen Union und darin enthaltene Clean Aviation-Perspektiven sind eine wichtige Richtschnur für die Branche, die durch den Luftverkehr 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 des vorgeschlagenen Konzepts ermöglicht darüber hinaus, zukünftig auch alternative Treibstoffe oder völlig neue Stromquellen einzusetzen. Bis Mitte 2026 wollen die Partner Fertigungstechnologien für die Herstellung hybridelektrischer Antriebskomponenten entwickeln, vorhandene Technologien qualifizieren und prototypische Komponenten herstellen.

Dabei liegt der Fokus auf einer beschleunigten Entwicklung und Bereitstellung von Prototypen. In einem von hoher Wettbewerbsintensität geprägten Sektor sollen die Entwicklungszeiten erheblich verkürzt werden. Beispielhaft dafür steht das Vorhaben, die Durchlaufzeiten vom fertigen Design eines Funktionsprototypen bis zur Übergabe an den Auftraggeber von derzeit mehreren Monaten auf wenige Wochen zu verkürzen.

In weiteren Projekten entstehen hochflexible Produktionskonzepte, ohne die eine effiziente Serienfertigung nicht möglich wäre. Für Cottbus und die Lausitz eröffnen diese Projekte die Perspektive attraktiver Arbeitsplätze von der Entwicklung modernster Antriebssysteme (nicht nur in der Luftfahrt) bis zur industriellen Produktion.

Jedes der beteiligten Fraunhofer-Institute bringt seine spezifischen Kompetenzen ein, um dem Flugzeugbauer Lösungen für eine spätere Serienentwicklung verfügbar zu machen. Zahlreiche geplante Produktionstechnologien wie die additive Fertigung und Umformung wurden bisher noch nicht im Flugzeugbau angewandt.

Das Fraunhofer IWU hat sich über viele Jahre einen Namen in der Entwicklung modernster Herstellungsverfahren und Produktionssysteme gemacht. Auf Seiten der Forschungspartner übernimmt es die Koordinierung. Das Fraunhofer IWU ist insbesondere mit seiner Expertise in der Umformtechnik sowie der Hochleistungszerspanung und deren digitalen Prozessabbildung gefragt.

Bei der Brennkammern-Gehäusefertigung bringt es sein Know-how in der Massivumformung sowie der flexiblen Blechteilfertigung ein. Weiterer Schwerpunkt ist die für einen effizienteren Betrieb bzw. höheres Drehmoment verantwortliche Anordnung oder Geometrie der Draht-Wicklungen (Spulen) elektrischer Antriebe.

Das Fraunhofer IWS setzt auf die laserbasierte additive Fertigung. Mittels Direct Energy Deposition (DED) wird punktuell Metall aufgeschmolzen und anschließend verschweißt; eine Düse bringt das Material nur dort auf, wo es gebraucht wird. So lassen sich Bauteile von bis zehn Metern Länge in Form und Größe frei bedrucken.

Rolls-Royce entwickelt und liefert komplexe Energie- und Antriebslösungen für sicherheitskritische Anwendungen in der Luft, zu Wasser und an Land. Rolls-Royce Deutschland ist der einzige deutsche Flugtriebwerkshersteller mit Zulassung für die Entwicklung, Herstellung und Instandhaltung moderner ziviler und militärischer Turbinentriebwerke.

www.iwu.fraunhofer.de
www.iws.fraunhofer.de
www.rolls-royce.com

 

Ein additiv erzeugtes Triebwerkselement für hybridelektrisches Fliegen des Fraunhofer IWS ist ein Highlight unserer Innovationssonderfläche Innodex anlässlich der ELMIA Subcontractor vom 12.-14. November 2024.

Bild: Triebwerk für hybridelektrisches Fliegen (Quelle: Rolls Royce)