22.03.2024

Forschungen der TU Dresden für innovative Luftfahrtantriebe der Zukunft – Projekt: Elektrische Leistungseinheiten für hybrid-elektrische Antriebssysteme – (ELAN)

Elektrischer Motor von Rolls-Royce. — Elektrischer Motor © Rolls-Royce.

Ein Konsortium aus Rolls-Royce Electrical, der Schaeffler Aerospace Germany und der Technischen Universität Dresden (TUD) mit dem Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) und dem Institut für Elektrische Energieversorgung und Hochspannungstechnik (IEEH) hat das Projekt ELAN ins Leben gerufen. Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung elektrischer Leistungseinheiten für hybrid-elektrische Antriebssysteme von eVTOLs und CS23-Flugzeugen. In enger Kooperation mit Rolls-Royce unterstützt die TUD dabei die Realisierung der "Flightpath 2050" Ziele, die eine nachhaltige und effiziente Luftfahrt anstreben. Weiterhin wird versucht, die Transformation der Lausitz durch die Weiterentwicklung der ansässigen Leichtbauindustrie und den Aufbau neuer potentieller Luftfahrt-Zulieferer zu unterstützen.

Das ILK ist in diesem Projekt maßgeblich an der Erforschung und Entwicklung neuartiger Leichtbauweisen für eVTOL-Antriebe beteiligt. Aktuell konzentriert sich das ILK auf die Entwicklung der Lagerschilde und der Welle des Transversalflussmotors für den elektrischen Antrieb. Das Ziel für die Lagerschilde ist die Entwicklung einer topologieoptimierten Faserverbundstruktur, die Masse einspart und gleichzeitig eine effiziente Entwärmung ermöglicht. Neben den Lagerschilden betrachtet das ILK auch die Antriebswelle bezüglich ihres Leichtbaupotenzials für elektrische Antriebssysteme wobei stets das Gesamtsystem und die globalen Anforderungen im Blick behalten werden.

Zu den Aufgaben des ILK gehört eine umfangreiche Analyse der aktuellen Referenzstruktur aus Leichtmetall, um die Komponenten mit dem höchsten Leichtbaupotenzial zu ermitteln. Anschließend wird eine Technologie- und Bauweisenmatrix erstellt, um die Komponenten zu optimieren. Nach Auswahl einer Vorzugsvariante wird eine last- und funktionsgerechte Leichtbaustruktur iterativ erarbeitet und virtuell validiert. Schließlich erfolgt der reelle Funktionsnachweis der Baugruppe unter Laborbedingungen.

Parallel dazu erstellt das ILK einen Methodenkatalog zur Gestaltung und Auslegung von Struktur- und Funktionselementen, der auf zukünftige Entwicklungen angewendet werden kann.

Propulsion Unit — Die elektrische Antriebseinheit für regionale Luftmobilität © Rolls-Royce

Simulation modell — das Simulationsmodell der Lagerschilde und Welle in der Antriebseinheit © ILK - TUD

Das Forschungs- und Entwicklungsprojekt ELAN wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) im Luftfahrtforschungsprogramm LuFo VI-2 unter dem Förderkennzeichen 20L2106A gefördert. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt beim Autor.

Projektpartnerschaft mit