Entwicklung intelligenter Triebwerksturbinen der nächsten Generation
Die 4. industrielle Revolution (Industrie 4.0) verändert die Art und Weise, in der viele Unternehmen ihre Produkte herstellen – die Luft- und Raumfahrtindustrie macht da keine Ausnahme. Flugzeughersteller verbessern beispielsweise Herstellungsverfahren, indem Sensortechnologien in Triebwerkbauteile eingebettet werden. Ein EU-finanziertes Projekt namens MORPHO ist mit einem innovativen Vorschlag ebenfalls der Industrie 4.0 beigetreten: Die Einbettung gedruckter und faseroptischer Sensoren in die Turbinen von Flugzeugtriebwerken, um diese während der Herstellung mit kognitiven Fähigkeiten auszustatten.
Intelligente, multifunktionale Turbinen aus mehreren Materialien
„Die Turbinen werden unter Verwendung eines hybriden Materials konstruiert und hergestellt. Das Kerngehäuse der Turbinen ist aus dreidimensionalem Gewebeverbundwerkstoff zusammengebaut, während die Anströmkante aus Titan besteht. Diese Werkstofftechnik kommt beispielsweise bei der LEAP®-Triebwerksfamilie (1A, 1B, 1C) zum Einsatz und ermöglicht einen Gewichtsvorteil bei einer gleichzeitigen hohen Festigkeit und Bruchzähigkeit“, berichtet das MORPHO-Team in einer Pressemitteilung, die auf „The Aviation Times“ veröffentlicht wurde. Die Mitglieder des Projektteams entwickeln und testen Bausteine der Kerntechnologie an einem Demonstrator mit der Bezeichnung „Foreign Object Damage“ (FOD)-Panel. FOD (Fremdkörperschäden) sind eine Hauptursache für Metallversagen im Flugverkehr und in sonstigen Umgebungen, die anfällig für Schäden aufgrund von Bruchstücken oder losen Objekten sind. Das FOD-Panel von MORPHO repräsentiert die Tiefe einer Turbine – anders gesagt, die Tiefe der Turbine von der Anströmkante (also der Vorderkante) bis zur Abströmkante (also der Hinterkante) – in einer bestimmten Höhe. Der Hauptzweck des Panels besteht darin, die Bauweise der Turbine vor der Herstellung zu prüfen, um Risiken zu minimieren. Die Pressemitteilung liefert weitere Erkenntnisse zur Verwendung von FOD-Panels im Rahmen des Projekts: „MORPHO schlägt die Einbettung gedruckter und faseroptischer Sensoren in FOD-Panels vor, um diese ab dem Zeitpunkt der Herstellung mit kognitiven Fähigkeiten auszustatten. Die parallele Entwicklung digitaler/hybrider Zwillingsmodelle wird das FOD-Lebenszyklusmanagement drastisch verbessern. Über das ganze Projekt werden Demonstratoren für die Analyse und Validierung der vorgeschlagenen Methoden und Instrumente entwickelt.“
Umweltbewusstsein
MORPHO beabsichtigt ebenfalls eine effiziente, profitable und umweltfreundliche Herstellung, Instandhaltung und Wiederverwertung seiner intelligenten Triebwerksturbinen der nächsten Generation sicherzustellen, die im Einklang mit dem neuen Aktionsplan der EU für die Kreislaufwirtschaft steht. Eine weitere Priorität ist das umweltfreundliche Recycling kostspieliger Bauteile. Das Projekt zielt auf die Entwicklung einer Methodik ab, die zwei innovative Verfahren miteinander vereint: die laserinduzierte Demontage und das Pyrolyseverfahren für das optimale Recycling von Teilen, die das Ende ihrer Lebensdauer erreicht haben. MORPHO (Embedded Life-Cycle Management for Smart Multimaterials Structures: Application to Engine Components) wird durch das École nationale supérieure d’arts et métiers, Frankreich, koordiniert und führt Hersteller von Flugzeugausrüstung sowie Software- und Sensorsystementwickelnde mit Unternehmen, Universitäten und Forschungsorganisationen aus sechs europäischen Ländern im Bereich der Recycling-Technologie und intelligenten Prozessüberwachung zusammen. Ein internationales Beratungsgremium, das über vielfältige Kompetenzen und Fachkenntnisse verfügt, welche die Vielzahl an Organisationen widerspiegeln, die über das Projekt miteinbezogen werden sollen, bietet externe Orientierung und eine Beratung durch Sachverständige. Das dreieinhalbjährige Projekt endet im September 2024. Weitere Informationen: MORPHO Projektwebsite
Schlüsselbegriffe
MORPHO, Rotorblatt, Flugzeug, Triebwerk, Fremdkörperschäden