LuFo VII-I
Inhaltsverzeichnis
AZ-INCA
Hinweis auf Förderung im Rahmen von LuFo VII-1
Durchführungszeitraum: 01.01.2026 – 31.12.2029
Das Vorhaben AZ-INCA (Aerothermale NetZero-Technologien - Innovative Niederdrucksysteme für CO₂-optimierte Antriebssysteme) wird unter der Leitung von Rolls-Royce Deutschland (RRD) im Verbund mit den Partnern der BTU Cottbus-Senftenberg, der Technischen Universität Dresden, dem DLR-Institut für Systemleichtbau (Braunschweig), dem Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM Bremen), den Firmen Peter/Lacke und Invent GmbH durchgeführt.
Das Forschungsprojekt AZ-INCA zielt auf die Ertüchtigung des Niederdrucksystems und die Einführung der NextGen Ultra-Slimline-Nacelle-Technologie für die nächste Generation der Pearl-Triebwerksfamilie ab, die nennenswerte Potenziale bezüglich Effizienz, Lebensdauer der Komponenten, Sicherheit im Betrieb und Reduktion der Entwicklungszeit heben und einen deutlichen Beitrag zur Lärmreduktion leisten soll. Die NextGen Ultra-Slimline-Nacelle-Technologie ermöglicht eine Verbesserung der Antriebseffizienz, ohne den Luftwiderstand des Flugzeugs zu beeinträchtigen, geht jedoch mit einem insgesamt kürzeren Niederdrucksystem einher, was zu einer erhöhten aerodynamischen und aeromechanischen Kopplung der Komponenten führt. Es muss ein ganzheitlicher Ansatz entwickelt werden, um die Leistung der Komponenten als Teil des größeren Systems und nicht isoliert vorherzusagen.
Im Rahmen des Projekts widmet sich das Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) der Technischen Universität Dresden der eigenständigen Untersuchung und Analyse des Verhaltens bei Vogelschlag, wobei sowohl reale Vögel als auch künstliche Ersatzkörper eingesetzt werden. Zudem werden Simulationsmethoden entwickelt, die eine möglichst realistische Vorhersage ermöglichen sollen. Ziel ist ein besseres Verständnis der Deformations- und Versagensmechanismen bei Belastungen durch Vogelschlag. Die dabei gewonnenen experimentellen Daten bilden eine wichtige Grundlage für die Validierung der entwickelten Modelle.
Darüber hinaus übernimmt das ILK eine zentrale Rolle bei der Industrialisierung von beschichteten Morphing-Statoren. Das Institut ist zentraler Anlaufpunkt für sämtliche experimentellen Arbeiten und koordiniert die Ermittlung von werkstofflichen und strukturellen Kennwerten sowie deren Validierung. Zu den Aufgaben gehören unter anderem die Material- und Verbindungscharakterisierung sowie Tests der Funktionalität der morphenden Statorschaufeln mit Erosiv-Beschichtungen. Ergänzend entwickelt das ILK konstruktive Lösungen für die Lagerung der Statorschaufeln.
Das Vorhaben wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie im Rahmen von LuFo VII-1 unter dem Förderkennzeichen 20T2404A gefördert.
PolKa (20M2441A+C)
Hinweis auf Förderung im Rahmen von LuFo VII-1
Durchführungszeitraum: 01.10.2025 – 30.09.2028
Im Forschungs- und Entwicklungsvorhaben PolKa – „Entwicklung von interkonnektierenden porösen Kohlenstofffaser-Kathoden zur Anwendung in platinfreien Hochtemperatur-Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellen“ arbeiten das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) sowie das Institut für Verfahrenstechnik und Umwelttechnik (IVU) und das Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) der Technischen Universität Dresden an der Entwicklung neuartiger Kathodenstrukturen für Hochtemperatur-Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen (HT-PEMFC). Das Vorhaben wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie im Rahmen des Luftfahrtforschungsprogramms LuFo-VII-1 gefördert. Ziel ist es, die Kosten von HT-PEMFC durch die Substitution von Platinkathoden zu senken. Dazu sollen poröse Kohlenstofffasern (pCF) entwickelt werden, die als gasdurchlässiges und gleichzeitig katalytisch aktives Kathodenmaterial dienen. Besondere Schwerpunkte liegen auf der Herstellung einer interkonnektierenden Porenstruktur sowie auf der Optimierung der katalytischen Aktivität durch Aktivierung der Kohlenstofffasern und Beschichtung mittels Pulsed Laser Deposition (PLD).
HT-PEMFCs sind eine zukunftsweisende Technologie, insbesondere für die Luftfahrt, da sie durch höhere Betriebstemperaturen die elektrochemische Prozesskinetik verbessern, die Widerstandsfähigkeit der Kathoden gegenüber Verunreinigungen erhöhen und die Kühlung vereinfachen. Diese Vorteile sind für den Einsatz in Flugzeugen, wo der aerodynamische Widerstand großer Wärmetauscher minimiert werden muss, von zentraler Bedeutung. Trotz ihres Potenzials befinden sich HT-PEMFC noch in einem frühen Entwicklungsstadium, was erhebliche Forschungsanstrengungen erfordert.
Am ILK wird die kontinuierliche Herstellung maßgeschneiderter pCF untersucht, wobei eine mehrskalige Porenstruktur aus interkonnektierenden Meso- und Makro-poren gezielt eingestellt wird, um sowohl den Gastransport als auch die katalytische Aktivität zu maximieren. Parallel dazu erforscht das IVU die Beschichtung dieser Fasern mit nicht-Platinmetallen im PLD-Verfahren, um Synergien zwischen der Oberflächenstruktur und den elektrochemischen Eigenschaften der Metalle zu analysieren. Erste Vorversuche an nicht-katalytisch optimierten Kohlenstofffasern zeigen bereits vielversprechende Ergebnisse und bestätigen die Machbarkeit des geplanten Vorgehens.
HoKaidu (20E2405)
Hinweis auf Förderung im Rahmen von LuFo VII-1
Durchführungslaufzeit: 01.01.2026 – 31.12.2028
Im Projekt „Hochsensitiver und ortsauflösender Kohlenstofffaser-Dehnungssensor für autonome Mobilitätsanwendungen“ - HoKaidu strebt das Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) der Technischen Universität Dresden die weiterführende Erforschung eines neuartigen ortsauflösenden Dehnungssensors aus Kohlenstofffasern (C-Sensor) an. In bisherigen Untersuchungen wurde ein Kohlenstofffaser-(CF)-Roving in einen duroplastischen Werkstoff integriert und dann vorbehandelt bzw. funktionalisiert. Innerhalb des hier beschriebenen Vorhabens sollen statt duroplastischen thermoplastische Werkstoffe in Form von Tapes zum Einsatz kommen. Diese C-Sensoren auf Basis von thermoplastischen Tapes können kostengünstig und in großen Stückzahlen hergestellt werden und lassen sich in etablierte und hochautomatisierbare Faserverbundfertigungsprozesse integrieren. Die Technologie befindet sich derzeit auf einem frühen Technology Readiness Level (TRL) 3 und soll innerhalb des Vorhabens auf TRL 4 gehoben werden. Auf Basis eines zusammen mit den assoziierten Partnern erarbeiteten Anforderungskataloges sollen thermoplastische Tapes mit integrierten C-Sensoren entwickelt werden. Hierfür werden die thermoplastischen Tapes über einen Unterauftrag (UA) hergestellt. Die darauffolgende Funktionalisierung soll sowohl durch mechanische Belastung des Sensorelements als auch über einen weiteren UA per Laserstrukturierung des Tapes durchgeführt werden. Neben der Bestimmung der grundlegenden Sensoreigenschaften wie Sensitivität und maximal erreichbarer Dehnungsbereich soll das Langzeitverhalten der Sensorelemente unter konstanter Last bzw. konstanter Dehnung (Kriechverhalten bzw. Relaxationsverhalten) untersucht werden. Weitere Arbeitsinhalte des Projekts umfassen die Entwicklung von Aus- und Bewertungsmethoden und die Integration des C-Sensors in einen Luftfahrtdemonstrator. Abschließend wird das Sensorsystem im Demonstrator validiert.