Kontinuums­roboter eröffnet neue Möglichkeiten

Das Kompetenzzentrum für Turbine und MRO an der Leibniz Universität Hannover.

05.2017 | Autorin: Silke Hansen

Autorin:
Silke Hansen, schreibt als freie Journalistin für den AEROREPORT. Seit über zehn Jahren berichtet sie aus der Welt der Luft­fahrt, ihre Themen­schwer­punkte sind Technik, Innovation und Markt. Ein weiteres Spezial­gebiet der Autorin ist das Corporate Responsibility Reporting.

Wie eine dünne Schlange oder ein langer Regen­wurm schlängelt sich der Ro­bo­ter äußerst geschickt durch das Trieb­werk – von vorne zwischen den Fan­schaufeln hin­durch, dann immer tiefer in das In­nen­leben des Motors hinein. Ist das die Zu­kunft der Trieb­werks­re­pa­ratur?

So sehen es zumindest die Wis­sen­schaftler an der Gottfried Wilhelm Leibniz Uni­ver­si­tät Han­nover. Sie forschen im Kom­petenz­zen­trum für Turbine und MRO, einer gemein­samen Wis­sen­schafts­schmiede mit der MTU Aero Engines, an dieser völlig neuen Me­thode. Der Miniatur-Ro­bo­ter hat bio­nische Struk­turen, die Prof. Dr.-Ing. Jessica Burgner-Kahrs der Natur ab­schaut. Als Vor­bilder dienen Ele­fant­en­rüs­sel, Schlangen oder Tentakel. Kon­ti­nu­ums­ro­bo­ter heißen die kleinen Helfer im Fach­jargon, da sie ganz ohne Gel­enke aus­kom­men. Sie könnten mi­ni­mal­in­va­sive chi­rur­gische Ein­griffe in der Me­di­zin ver­bessern, bieten aber auch ganz neue Möglich­keiten in der Trieb­werks­instand­setzung bei Be­fun­dungen oder Re­pa­ra­turen.

Leibniz Universität Hannover

An der Gottfried Wilhelm Leibniz Uni­ver­si­tät Han­nover (auch Leibniz Uni­ver­si­tät Han­nover oder Uni Han­nover) sind heute mehr als 25.000 Stu­die­rende in den Natur- und In­ge­nieur­wis­sen­schaften, den Geistes- und Sozial­wis­sen­schaften sowie den Rechts- und Wirt­schafts­wis­sen­schaften ein­ge­schrie­ben. Rund 90 Stu­dien­fächer stehen zur Aus­wahl, wobei die natur­wis­sen­schaft­lichen Fa­kul­täten ein­deutig den Schwer­punkt bilden. Gegründet wurde die Hoch­schule 1831. Einen Wachs­tums­schub bekam die Uni­ver­si­tät in den 1970er Jahren durch die dringend not­wendige Aus­bildung von Lehrern.

Die Leibniz Uni­ver­si­tät Han­nover ist Mit­glied der „TU9 German ­In­sti­tutes of Tech­nol­ogy“ e. V., eines Zu­sam­men­schlus­ses von neun füh­renden tech­nisch­en Hoch­schulen Deutsch­lands.

Dr. Bertram Kopperger, Leiter Tech­no­lo­gie­ma­nage­ment Fer­ti­gung und MRO bei der MTU, betreut das Vor­haben: „Im Gegen­satz zu den star­ren Boro­skopen ist der ‚Ro­bo­ter‘ viel fle­xi­bler.“ Bei der her­kömm­lichen Boro­skopie kommt man nur an bestimmten Stellen von der Seite ins Trieb­werk, die Öffnungen sind zudem nicht besonders groß. Die Wis­sen­schaftler der Uni­ver­si­tät Hannover wollen bis 2020 einen Ro­bo­ter der ersten Ge­ne­ra­ti­on ent­wickeln, der stabil genug ist; die MTU-Ex­perten ar­bei­ten derweil pa­ral­lel an drei ver­schiedenen Werk­zeug­auf­sätzen, um zum Bei­spiel Schau­feln zu po­lieren oder Be­schich­tungen aus­zu­bes­sern. Die MTU Main­tenance stellt Module für Ver­suche zur Ver­fügung. „Das Projekt ist richtungs­weisend“, sagt Kopperger. Fly-by-hour-Verträge, bei denen die Air­line pro Flug­stunde feste In­stand­hal­tungs­raten für das Trieb­werk zahlt, nehmen in der Luft­fahrt stark zu. Schnel­le und fle­xi­ble Re­pa­ra­tur­lö­sungen ge­win­nen an Be­deu­tung. Der Ro­bo­ter könnte seinen Job erledigen, während der An­trieb am Flügel hängt oder zu­mindest in der Nähe des Flug­zeugs steht.

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Rekord­verdächtig Der derzeit kleinste Konti­nuums­roboter hat einen Durchmesser vom 0,8 bis 2,5 mm.

CTCR

Rekord­verdächtig Der derzeit kleinste Konti­nuums­roboter hat einen Durchmesser vom 0,8 bis 2,5 mm.

Metabot1 Fahren Sie über das Bild für eine größere Ansicht

Reparatur ohne Abbau Der Roboter­arm kann Schaufeln aller Trieb­werks­stufen erreichen.

Metabot1

Reparatur ohne Abbau Der Roboter­arm kann Schaufeln aller Trieb­werks­stufen erreichen.

Labor3 Fahren Sie über das Bild für eine größere Ansicht

Zusammenarbeit Das Kompetenz­zentrum für Turbine und MRO ist ein Gemein­schafts­projekt.

Labor3

Zusammenarbeit Das Kompetenz­zentrum für Turbine und MRO ist ein Gemein­schafts­projekt.

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Im Labor Studenten der Leibniz Universität entwickeln Tech­nologien für die Trieb­werks­instand­setzung.

Labor2

Im Labor Studenten der Leibniz Universität entwickeln Tech­nologien für die Trieb­werks­instand­setzung.

Gemeinsame Forschung für die „Regeneration komplexer Investitions­güter“

Das Vorhaben, das zu einem Sonder­for­schungs­be­reich (SFB) der Deutschen For­schungs­ge­mein­schaft gehört, wird unter anderem mit ge­mein­samen Förder­geldern fi­nan­ziert. Im SFB mit der Num­mer 871 geht es um die „Re­ge­ne­ra­ti­on kom­plexer In­ves­ti­ti­ons­güter“. „In enger Ko­ope­ra­tion arbeiten ver­schiedene Insti­tute der Uni­ver­si­tät Han­nover und der TU Braun­schweig in­ter­dis­zi­pli­när zu­sam­men, das heißt, gleich mehrere Lehr­stühle bringen ihre Ex­per­tise ein“, erklärt Prof. Dr.-Ing. Jörg Seume, Leiter des In­sti­tuts für Tur­bo­ma­schi­nen und Fluid-Dy­na­mik (TFD) an der Uni­ver­si­tät Han­nover. Sein In­sti­tut arbeitet feder­führend in diesem Sonder­for­schungs­be­reich und ist seit rund 20 Jahren Hoch­schul­partner der MTU, seit 2008 im Kom­petenz­zen­trum für Turbine und MRO. In München schätzen sie das hohe Maß an fach­licher Quali­tät auf dem Gebiet der Strö­mungs­ma­schi­nen in Han­nover. Die Nähe zum Haupt­sitz der MTU Main­tenance am Flug­hafen Han­nover war ein weiterer Grund, das Kom­pe­tenz­zen­trum (Center of Com­pe­tence, kurz CoC) für Tur­bine und MRO hier an­zu­sie­deln.

Aber auch wichtige Tur­bi­nen-Grund­lagen­for­schungen über­nehmen die Wiss­en­schaft­ler. Eine Stärke ist ihre the­ma­tische Band­breite mit den Fach­dis­zi­plinen Aero­dy­na­mik, Aero­akus­tik, Aero­elas­tik und nu­me­rische Me­tho­den zur Be­rech­nung und Simu­lation. Darüber hinaus gäbe es inner­halb der Ma­schi­nen­bau­fa­kul­tät eine enge Zu­sam­men­ar­beit der In­sti­tute für Fer­ti­gung und Turbo­ma­schi­nen in der For­schung, so Seume.

Auch die tech­nische Aus­stat­tung kann sich sehen las­sen: Allein am TFD stehen drei Prüf­stände für Ver­suche zur Ver­fügung, davon eine ganz neue Tur­bi­nen­test­zelle. MTU, Siemens, MAN oder Volkswagen greifen auf das wis­sen­schaft­liche Know-how zurück. Die Zusammen­ar­beit mit der MTU sei sehr intensiv und pro­duk­tiv, berichtet ein Wis­sen­schaft­ler. Aktuell hat der Trieb­werks­bauer sechs laufende Pro­jekte am Kom­pe­tenz­zen­trum platziert, sechs weitere sind für 2017 und 2018 noch in Planung.

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Neue Möglichkeiten in der Triebwerks­instand­setzung

Kontinuums­roboter kommen ganz ohne Gelenke aus. Sie bieten ganz neue Möglich­keiten in der Trieb­werks­instand­setzung bei Befundungen oder Reparaturen. Zum Video ...

Von der Höheren Gewerbeschule zum TU9-Mitglied

1831 wurde die heutige Uni­ver­si­tät als Höhere Gewerbe­schule ge­gründet, mit 64 Schülern in 14 Fächern – da­runter von Beginn an Ma­schi­nen­bau. Heute ist die Gott­fried Wilhelm Leibniz Uni­ver­si­tät Hann­over Mit­glied der TU9, einem Zu­sam­men­schluss führender deutscher tech­nischer Hoch­schulen. Sie ist ebenso wie fünf weitere Hoch­schulen und For­schungs­ein­rich­tungen in Deutschland sowie das Cluster Werk­stoffe und Struktur­mechanik Partner der MTU, die mit ihnen ge­mein­same Kom­pe­tenz­zentren gegründet hat. „Auf diese Weise befähigen wir ausgewählte Uni­ver­si­täten und For­schungs­ein­rich­tungen für unsere Be­darfe und An­forde­rungen“, erklärt Kopperger. „Das sichert die In­no­va­ti­ons­fähig­keit der MTU, stärkt die Ver­netzung von Wis­sen­schaft und In­dus­trie und hilft uns, aka­de­mischen Nach­wuchs für das Unter­nehmen zu gewinnen.“

MTU Kompetenzzentren

Die Zusammenarbeit mit Hochschulen und Instituten ist ein fester Bestandteil der MTU. Weiterlesen auf der MTU Webseite …

Das ist aber keines­wegs als Ein­bahn­straße zu verstehen. „Wir befruchten uns gegen­seitig und können von­einander lernen“, schätzt Seume die Zusammen­arbeit. Es gebe zahlreiche Transfer­effekte. „Wir arbeiten mit der MTU an Cutting-Edge-­Tech­nologien, also an vorderster Front zusammen.“ Und schließlich ist ein Flug­zeug­antrieb für Ingenieure des Maschinen­baus die Königs­disziplin: Er ist heiß, stark belastet und schwingt. Komplexe Methoden müssen entwickelt und lang­fristige Lösungen gefunden werden. Oder wie es ein Wissen­schaftler an der Maschinen­bau-Fakultät in Hannover formuliert: „Da steckt viel Gehirn­schmalz drin.“

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