Das Triebwerk der Zukunft

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HSR Hochschule für Technik IWK, Inst.f. Werkstofftechnik und Kunststoffvearbeitung

Vorteile dank neuen Materialien

Die Projektziele waren klar definiert und ebenso herausfordernd: Der neue Filler soll mindestens 30 Prozent leichter sein. Er muss trotzdem allen mechanischen Anforderungen genügen und darf nicht mehr als die gegenwärtige Aluminiumlösung kosten. Ein Triebwerk benötigt 20 Filler, hochgerechnet liegt der Bedarf bei mehreren 1000 Fillern pro Jahr. Dies ist eine hohe Stückzahl für faserverstärkte Kunststoffbauweisen.

Gelingt es, die Komponenten im Bereich des Triebwerkseinlasses durch faserverstärkte Kunststoffbauteile zu ersetzen, potenziert sich der Leichtbaueffekt: Sollte sich im Betrieb ein Composite-Filler beispielsweise durch Vogelschlag lösen, beschädigt dieser dank seines spröden Versagensverhaltens weniger an der restlichen Triebwerksstruktur als konventionelle Filler. Der Composite-Filler zersplittert beim Aufschlag in kleinere Stücke. Ein Aluminium-Filler hingegen löst sich in einem Stück ab und schlägt wie ein Wurfgeschoss in die Triebwerkshülle ein. Dank dieser Eigenschaft der Composite-Filler lässt sich die Umhüllung leichter bauen – eine Gewichtsersparnis von bis zu 300 Kilogramm pro Triebwerk ist damit möglich. Die Filler und die Turbinenschaufeln sitzen auf der rotierenden Welle des Triebwerks – hier lohnt sich die Gewichtseinsparung umso mehr. Denn damit lässt sich die rotierende Masse verringern.

Der Composite-Filler überzeugt auch kostenseitig. Obwohl bei der Produktion noch einiges an Handarbeit notwendig ist, sind die Herstellungskosten niedriger als bei der aus einem Block gefrästen Aluminium-Variante. Da die Schnittstellen identisch sind, wäre es sogar möglich, in bestehenden Triebwerken die Aluminium-Filler durch Faserverbundbauteile zu ersetzen.

Das eigentliche Ziel des Gesamtprojektes, nämlich ein funktionierender Triebwerksdemonstrator, wurde im Herbst 2014 erreicht: Am 14. Oktober 2014 war es endlich so weit, und das Demonstrator-Triebwerk von Rolls-Royce wurde an einer Boeing 747-200 in Tucson (USA) getestet. Ausgestattet mit einer kompletten Messdatenerfassung wurden dabei Funktionsweise und Sicherheit überprüft – weitere Flüge werden folgen. Parallel wird FACC weitere Optimierungen am Herstellungsprozess vornehmen, um die Bauteile noch effizienter produzieren zu können. Bis zur Serieneinführung wird aber noch eine gewisse Zeit vergehen, in die auch die Zertifizierung des Bauteils fällt.

Diverse Auszeichnungen

An der internationalen JEC Europe Composites Show 2014 in Paris setzte sich das IWK zusammen mit seinen Partnern FACC und Rolls-Royce gegen weltweite Mitbewerber durch. Das Konsortium gewann für den gemeinsam entwickelten Annulus Filler einen der wichtigsten internationalen Preise im Composite-Sektor, den begehrten JEC Award in der Kategorie «Aeronautics».

Auch die Stiftung zur Förderung und Unterstützung technologieorientierter Unternehmungen Rapperswil (Futur) prämierte im Frühling 2014 das Projekt als eines von zwei herausragenden Forschungsprojekten der HSR mit einem Innovationspreis. Für die Future Expo im Rahmen des Swiss Innovation Forum 2015 wurde das Projekt als eines von drei Projekten der Fachhochschulen der Schweiz ausgewählt. <<

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