GATE

Das europäische Strategiedokument „Flightpath2050“ fordert eine Reduzierung von klimaschädlichen Emissionen und Lärm bis 2050: CO2 soll um 75 %, NOx um 90 % eingespart werden. Emissionen und Ressourcenverbrauch sind in den Fertigungs-, Instandhaltungs- und Entsorgungsprozessen ebenfalls nachhaltig zu reduzieren. Für Kleinflugzeuge, UAM und Commuter sind vor allen anderen Systemen elektrische Antriebe sinnvoll, da diese absolut emissionsfreies und mit langsam drehenden Rotoren sehr leises Fliegen ermöglichen. Rolls-Royce Deutschland (RRD) entwickelt vor diesem Hintergrund völlig neue elektrische Antriebssysteme. Bereits ab 2025 soll der neue, schnell wachsende Markt nachhaltig erschlossen werden. Infolge des erwarteten hohen Wachstums und der sehr kurzen Umsetzungshorizonte werden etablierte Fertigungsrouten vor enorme Herausforderungen gestellt: Wurden konventionelle Triebwerke bei RRD bisher in Stückzahlen von einigen 100/a gefertigt, liegt die Erwartung für elektrisch angetriebene Fluggeräte bei mehreren 1000/a. Gleichzeitig sind Änderungen der Bauteildesigns in deutlich kürzerer Folge zu erwarten. Neben enormen Herausforderungen für die Zulassungsverfahren muss vor allem die konventionelle Bauteilfertigung an die neuen Anforderungen angepasst werden. Lange und komplexe Fertigungsrouten wie das Feingießen stehen vor besonderen Herausforderungen, da viele händisch ausgeführte Fertigungsschritte zwingendermaßen automatisiert werden müssen. Eine durchgängig automatisierte Fertigung, umfassende Datenerhebung, digitale Prozesszwillinge und serientaugliche, schnelle Inspektion sind daher allem voran Grundvoraussetzung für die Realisierung eines ressourcenschonenden, klimaneutralen Luftverkehrs: ohne eine ressourcenschonende, flexible und digitalisierte Bauteilfertigung können die gesteckten Ziele nicht erreicht werden. Daher hat das Projekt GATE zum Ziel, die notwendigen Fertigungsstrategien bei den Zulieferern feingegossener Bauteile für elektrische Antriebe bis TRL5 zu entwickeln und damit die Basis für die ressourceneffiziente Serienfertigung elektrischer Antriebe bei RRD zu schaffen. Neben den erforderlichen Entwicklungen in den Fertigungsrouten ist eine weitere Herausforderung, die notwendigen Komponenten für die elektrischen Antriebe fertigungsgerecht auszulegen (Design for Manufacturing), so dass diese überhaupt in Serie herstellbar werden. Damit unterscheidet sich der Ansatz von GATE wesentlich von anderen Vorhaben, in denen ausschließlich Prototypen realisiert und die grundsätzliche Umsetzbarkeit nachgewiesen wird (TRL3). Für die relevanten Werkstoffgruppen Aluminium und Titan wird in enger Kooperation der Partner ein Verfahren entwickelt und etabliert, das eine schnelle, iterative Auslegung von Komponentendesigns unter Berücksichtigung sowohl der Fertigung in Serie als auch sämtlicher antriebssystemrelevanter Aspekte erlaubt. Fokus liegt grundsätzlich auf Vorbereitung einer robusten, ökoeffizienten und wirtschaftlichen Serienfertigung.