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Wissenstransfer für die Regeneration von Triebwerken

Das Projektteam im Foyer der MTU Maintenance in Langenhagen, von links: Peter Stippler und Lars Aschermann (MTU, Reparaturentwicklung) sowie Robert Kenneweg und Felix Rust (Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen. Foto: MTU

Die Reparatur eines Flugzeugtriebwerks ist individuelle Maßarbeit – und dennoch optimierbar. In einem Transferprojekt mit der MTU Maintenance Hannover übertragen Wissenschaftler der Leibniz Universität neue Erkenntnisse in die Praxis. Sie stützen sich dabei auf Ergebnisse des seit 2010 von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Sonderforschungsbereichs 871 „Regeneration komplexer Investitionsgüter“ der Leibniz Universität Hannover.

Anfang 2019 startete das auf zweieinhalb Jahre angelegte Projekt, bei dem Wissenschaftler des Instituts für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW) gemeinsam mit Entwicklungsexperten der MTU Maintenance Hannover ihre Erkenntnisse zur automatisierten Rekonturierung von Fan Blades – das ist die erste Schaufelblattreihe der Triebwerke – direkt bei MTU in ein reales Szenario überführen wollen. Das Projekt kann dabei als sogenanntes Transferprojekt auf nahezu zehn Jahre Forschung zu diesem Thema aufsetzen:

Der Sonderforschungsbereich 871 „Regeneration komplexer Investitionsgüter“ der Leibniz Universität Hannover, der von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert wird, beschäftigt sich bereits seit 2010 intensiv mit der Erforschung von Regenerationstechnologien und der Entwicklung neuer Reparaturmethoden. Er betrachtet zivile Flugtriebwerke als zentralen Anwendungsfall, da sie laufend auf ihre technischen Funktionen überprüft werden, in regelmäßigen Zyklen einen umfangreicheren Reparaturprozess durchlaufen, der auch als Regeneration bezeichnet wird, und außerordentlich komplex in Auslegung, Konstruktion und Fertigung sind.

Insbesondere die Fan Blades beeinflussen die Leistungsfähigkeit und Effizienz von modernen Mantelstromtriebwerken. Felix Rust, der projektverantwortliche Ingenieurwissenschaftler des IFW, skizziert die Herausforderung: „Die Fan Blades müssen sehr widerstandsfähig sein. Werden sie dennoch – etwa durch Vogelschlag – beschädigt, müssen die Komponenten ausgetauscht oder repariert werden, denn schon kleinste Beschädigungen setzen die Triebwerksleistung herab. Reparaturverfahren spielen hier auch wegen steigender Material- und Entwicklungskosten eine immer größere Rolle“.

Der SFB 871 hat bereits Forschung zur Regeneration von Windenergieanalagen erfolgreich in die industrielle Praxis überführt. Das aktuelle Transferprojekt zwischen dem IFW, das am SFB beteiligt ist, und der MTU Maintenance Hannover beschäftigt sich nun mit der automatisierten Nachbearbeitung oder auch Rekonturierung der Fan Blades. Sie soll insbesondere eine aerodynamisch optimale Profilform der Blades berücksichtigen. Eine große Herausforderung, denn jede defekte Schaufel ist einzigartig und die Fräsbahn zur Rekonturierung muss so angepasst werden, dass unter Berücksichtigung aller Störeinflüsse eine optimale Bauteilform erreicht wird.

Im Transferprojekt werden daher viele Versuche an realen Bauteilen durchgeführt, während parallel dazu mithilfe des Simulationssystems IFW CutS ein digitales Abbild des Prozesses entwickelt wird. Mit dessen Hilfe kann anschließend jeder Prozess eingehend untersucht und an die individuellen Bauteileigenschaften angepasst werden.

Professor Berend Denkena, Leiter des IFW und unter anderem als Präsident der WGP – der Wissenschaftlichen Gesellschaft für Produktionstechnik – darauf bedacht, CO2-Reduktion und Ressourcenschonung als zentrale Themen in der Produktion zu verankern, fasst das Ziel des aufwendigen und nicht nur in dieser Hinsicht lohnenswerten Prozesses zusammen: „Am Ende sollen die reparierten Fan Blades bessere technische Eigenschaften aufweisen als vor der Beschädigung.“

Hinweis an die Redaktion:
Für weitere Informationen steht Ihnen Felix Rust, Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen, unter Telefon +49 511 762 18069 oder per E-Mail unter rustifw.uni-hannover.de gern zur Verfügung.