Additive Leichtbaustrukturen für die Luftfahrt: FHF-Forschung im ['skai]-lab

Mit der neuen Kooperation ['skai]-lab bündeln die Brandenburgische Technische Universität Cottbus-Senftenberg, insbesondere das FHF, das DLR-Institut für Elektrifizierte Luftfahrtantriebe sowie die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung ihre Kompetenzen, um innovative Lösungen für elektrifizierte Luftfahrtantriebe zu entwickeln. Im Fokus stehen additiv gefertigte Komponenten, deren Qualität, Zuverlässigkeit und Betriebssicherheit durch die Kombination modernster Fertigungstechnologien, zerstörungsfreier Prüfmethoden und datengetriebener Ansätze verbessert werden sollen. Ziel ist es, einen entscheidenden Beitrag zu einer nachhaltigeren und emissionsärmeren Luftfahrt zu leisten.

Ein zentraler Bestandteil der Initiative ist die enge Verzahnung von Forschung und Qualifizierung: Promovierende arbeiten in interdisziplinären Projekten entlang der gesamten Wertschöpfungskette – von der Werkstoff- und Prozessentwicklung über die Qualitätssicherung bis hin zu industriellen Anwendungen. Ergänzt wird dies durch internationale Kooperationen, praxisnahe Forschungsaufenthalte sowie ein strukturiertes Ausbildungsprogramm, das gezielt auf die Anforderungen zukünftiger Luftfahrttechnologien ausgerichtet ist.

Insbesondere das Fachgebiet Hybride Fertigung der BTU bringt sich aktiv in dieses Forschungsumfeld ein. Im Rahmen des Promotionsprojekts P8 wird eine neuartige additive Prozesskette auf Basis von Directed Energy Deposition (DED) entwickelt, mit der sich metallische Schaumstrukturen mit lokal einstellbarer Porosität realisieren lassen. Durch die kombinierte Verarbeitung von Ti6Al4V und einem Treibmittel kann die Porositätsverteilung gezielt schichtweise gesteuert werden – ein Ansatz, der konventionellen Verfahren deutlich überlegen ist.

Die wissenschaftliche Umsetzung umfasst die Simulation der Schmelzbaddynamik, den Einsatz maschinellen Lernens zur Echtzeitregelung sowie umfangreiche experimentelle Charakterisierungen. Als Demonstrator entsteht ein Leichtbau-Zahnrad mit funktional gradierter Struktur: ein poröser Kern zur Gewichtsreduktion und hochfeste Randbereiche für erhöhte Verschleißbeständigkeit. Damit leistet das Projekt einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung leistungsfähiger, ressourceneffizienter Komponenten für zukünftige Luftfahrtanwendungen.