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Research & Technology

Mikrostrukturen machen Flugzeugtriebwerke hitzefest

Das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS schreibt eine Erfolgsgeschichte: Der Airbus A350-1000 fliegt jetzt mit dem „effizientesten Großtriebwerk der Welt“.

30.06.2018
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Mikrostrukturen machen Flugzeugtriebwerke hitzefest (Foto: AIRBUS)

Kein Flugzeugtriebwerk kommt ohne Kühlung aus. Die Brennkammern moderner Flugzeugtriebwerke werden so heiß, dass das Material die Zündungen nicht überstehen würde. Forscher des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik IWS ist es in Kooperation mit Rolls-Royce aber gelungen, neuartige Materialien mit besserer Standfestigkeit zu entwickeln: Additiv gefertigte Mikrostrukturen in den Wärmedämmschichten (Thermal Barrier Coatings) machen die Turbinenbauteile nicht nur hitzetoleranter, sondern mindern auch die Belastung durch Dehnung und Zusammenziehen, die aufgrund der beträchtlichen Temperaturwechsel entsteht. Für diese Forschungsarbeit erhielten Prof. Frank Brückner und Mirko Riede (beide Fraunhofer IWS) sowie Dr. Dan Roth-Fagaraseanu (Rolls-Royce) den Joseph-von-Fraunhofer-Preis Jahres 2018 .

Die Mikrostrukturen in einer Größenordnung von gerade einmal 30 μm fertigt ein eigens entwickelter Single-Mode-Faserlaser. Im Ergebnis lässt sich der Treibstoff nun bei höheren Temperaturen effizienter verbrennen, was allein den Verbrauch um 10 % senkt und für entsprechend geringere Emissionen sorgt. Die Kosteneinsparungen pro Jahr und Flugzeug (die sich zum Teil auch aus weiteren Maßnahmen ergeben) beziffert das Fraunhofer IWS auf rund 2,9 Millionen US-Dollar. Seit November 2015 hat das erste Serienmodell seine Zulassung durch die EASA (European Aviation Safety Agency), seit Anfang 2018 bringt das Trent XWB-97 den Airbus A350-1000 in die Luft.