Mit der Leading Technology Roadmap zu neuen Innovationen

Mit der Leading Technology Roadmap, einer Art Inno­vations­fahr­plan für ihre stärksten Kompetenzen, bringt die MTU Aero Engines immer bessere An­triebs­konzepte auf den Weg.

04.2018 | 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.

Die Zahlen sind be­eindruckend: 400 Patent­anmeldungen und rund 200 Er­finder­meldungen reicht die MTU Aero Engines im Schnitt jedes Jahr ein. Das Unter­nehmen sprudelt vor Ideen. Muss es auch. Eine hohe Inno­vations­kultur und ein aus­gefeilter Techno­logie­pro­zess sichern den technischen Vor­sprung, der enorm wichtig ist. Die Luft­fahrt ist eine forschungs­intensive Branche, in ihren Gütern steckt viel Hoch­tech­nologie. Inno­vationen sind daher un­verzicht­barer Teil der MTU-Partner­schaften mit den Trieb­werks-OEMS und wichtige Säule für einen lang­fristigen Erfolg.

„Als inno­vations­starkes Unter­nehmen gestalten wir die Luft­fahrt aktiv mit – heute und morgen.“

Dr. Stefan Weber, Leiter Technologie und Vorauslegung bei der MTU

„Als innovations­starkes Unter­nehmen gestalten wir die Luft­fahrt aktiv mit – heute und morgen“, erklärt Dr. Stefan Weber, Leiter Techno­logie und Voraus­legung bei der MTU. „Denn nach­haltigen Erfolg können wir nur haben, wenn wir unseren techno­logischen Vor­sprung behaupten und weiter ausbauen. Das geht nur durch Kreativität und Inno­vationen“, so Weber weiter.

Die nächsten Ent­wicklungs­schübe packen die MTU-Experten mit ihrer Leading Technology-Roadmap an – einem Fahrplan für ihre Parade­module Verdichter, Turbine und Turbinen­zwischen­ge­häuse. Hinter dieser Roadmap stecken rund 150 Einzel­projekte aus sämtlichen Fach­bereichen, Ent­wick­lung, Fertigung, Montage und Instand­haltung, die bis zum Jahr 2030+ eine neue Trieb­werks­generation auf die Start­bahn bringen sollen – einen noch besseren und vor allem noch grüneren und leiseren Getriebe­fan. Denn immer mehr Passagiere steigen von Jahr zu Jahr in den Flieger.

Die MTU konzentriert ihre Forschungs- und Ent­wicklungs­arbeit auf fünf Schwer­punkte, in denen sie viel­ver­sprechende Lösungen in Richtung Serien­reife pusht. Denn bevor neue Techno­logien am Flügel eines Flug­zeugs hängen, müssen sie erst mal zeigen, was sie drauf haben.

Noch mehr Fähig­keiten für den Verdichter

Die MTU-Entwickler arbeiten an höheren Gesamt­druck­ver­hältnis­sen von über 50:1. Die höheren Drücke lassen die Kompres­sor­teile gleich­zeitig schrumpfen. Der Ver­dichter gewinnt insgesamt noch mehr an Effizienz und Stabilität. Dabei setzen die MTU-Ingenieure auf einen weit­reichend neuen Ansatz: Sie optimieren Hoch- und Nieder­druck­ver­dichter gemeinsam als integriertes Kompres­sions­system. Dafür entsteht am DLR, dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt, in Köln ein einzig­artiges Zwei-Wellen-Verdichter-Rig.

Gutes noch besser machen

Die schnell­laufende Nieder­druck­turbine – eine der Schlüssel­komponenten des Getriebe­fans – soll in Sachen Wirkungs­grad, Gewicht, Lärm, Robust­heit und Kosten ein umfassendes Upgrade bekommen. Und das, obwohl die MTU-Turbinen bereits sehr hohe Wirkungs­grade bei niedrigem Gewicht schaffen.

Neue Werk­stoffe für die Turbine

Im Fokus stehen leichte Materialien für hohe Tempera­turen, um noch mehr Gewicht – bis zu zehn Prozent – und Kühl­luft zu sparen, so der Plan der MTU-Ingenieure. Weniger Gewicht bedeutet weniger Kraft­stoff­ver­brauch und weniger CO2-Emission. Gefragt sind nur die besten Metalle wie weiter­ent­wickelte Nickel­basis­werk­stoffe oder ganz neue Materialien – so genannte Beyond-­Nickel-Legierungen wie inter­metallische und keramische Ver­bund­werk­stoffe.

Grüner, leiser, effizienter: Der Getriebefan 2030+

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Visionen werden Wirklichkeit

Das Trieb­werk der Zukunft entsteht immer mehr am Computer. Als eine Schlüssel­techno­logie erweitert die MTU die Fähig­keiten zur virtuellen Auslegung und bereitet den Einsatz neuer Simulations­ver­fahren unter anderem für die Ent­wicklung von Werk­stoffen und die Optimierung von Fertigungs­ver­fahren vor. Die Digitalisierung des Unter­nehmens hat längst begonnen, zahl­reiche Projekte in allen Bereichen sind gestartet. Die Vision: mit durch­gängigen Simulationen und digitalen Pro­zessen die komplette Wert­schöpfung von der Pro­dukt­ent­wicklung bis zum fertigen Trieb­werk im Betrieb zu vernetzen und virtuell abzubilden.

Ein digitaler Zwilling sammelt parallel zu den realen Bau­teilen alle Daten von der Ent­wicklung über den Betrieb bis zur Instand­setzung und ermöglicht so eine konsequente Produkt­ver­besserung. Mit Industrie 4.0 macht die MTU ihre Ent­wicklung und Her­stellung immer komplexer werdender Produkte schneller, effizienter und qualitativ noch besser. Kosten- und zeit­auf­wändige Versuchs­reihen für neue Werk­stoffe fallen zum Beispiel weg.

Die Fertigung weiter denken

Die neuen Additiven Verfahren wie das selektive Laser­schmelzen ent­wickelt die MTU weiter, um sie stärker einzusetzen. Mit der Road­map wächst das additiv her­gestellte Bau­teil­spektrum sukzessive. Die neuen Verfahren sollen in Zukunft komplexe Bau­teile nahezu ohne klassische Werk­zeuge schneller, flexibler und kosten­güns­tiger fertigen. Konstrukteuren eröffnen sie völlig neue Frei­heiten im Bau­teil­design und bieten damit Opti­mierungs­potenzial.

„Das Konzept des Getriebe­fans bietet enormes Ver­bes­serungs­potenzial. Mit den Weiter­ent­wicklungen aus der Road­map können wir die Stufe 2 bis 2030+ schaffen“

Dr. Stefan Weber, Leiter Technologie und Vorauslegung bei der MTU

Ziele bis 2050

Die Leading Technology-Road­map ist eingebettet in die über­geordnete Agenda der MTU: Clean Air Engine (Claire) enthält Ziele für einen geringeren Kraft­stoff­ver­brauch, weniger CO2-Emissionen und Lärm - in zwei Etappen bis 2030 und 2050. „Das Konzept des Getriebe­fans bietet enormes Ver­bes­serungs­potenzial. Mit den Weiter­ent­wicklungen aus der Road­map können wir die Stufe 2 bis 2030+ schaffen“, erklärt Technologie­chef Weber. Auch für die sehr ehr­geizige Stufe 3 bis 2050 gibt es bereits viel­ver­sprechende Leit­konzepte. „Da brauchen wir dann disruptive Ansätze für das Trieb­werk, aber vor allen Dingen auch bei der Flug­zeug­ge­staltung“, sagt Weber.

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