BTU auf einen Blick
Fakultät 3 Maschinenbau, Elektro- und Energiesysteme

VITIV - Virtuelle Interdisziplinäre Triebwerksauslegung mit Integrativen Verfahren

  • Fördervolumen: ca. 2,7 Millionen €
  • Laufzeit: 7/2015 – 12/2018

Im Rahmen des Förderprogramms für die Stärkung der Innovations-, Forschungs- und Entwicklungsintensität von Unternehmen und Forschungseinrichtungen in Brandenburg (ProFIT) fördert die Investitionsbank des Landes mit Mitteln des Europäischen Fonds für Regionale Entwicklung (EFRE) das Forschungsvorhaben "VITIV - Virtuelle Interdisziplinäre Triebwerksauslegung mit Integrativen Verfahren". Unterstützt werden dabei 11 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, die zu unterschiedlichen Fragestellungen an den nachfolgend aufgeführten Lehrstühlen in Zusammenarbeit mit dem Triebwerkshersteller Rolls-Royce forschen:

  • Prof. Dr.-Ing. habil. Hon. Prof. (NUST) Dieter Bestle (Projektleiter), Lehrstuhl für Technische Mechanik und Fahrzeugdynamik
  • Prof. Dr.-Ing. Arnold Kühhorn, Lehrstuhl für Strukturmechanik und Fahrzeugschwingungen
  • Prof. Dr.-Ing. habil. Christian Hentschel, Lehrstuhl Medientechnik
  • Prof. Dr.-Ing. Klaus Höschler, Lehrstuhl Flug-Triebwerksdesign
  • Prof. Dr.-Ing. Irene Krebs, am Lehrstuhl Industrielle Informationstechnik

Eine Anforderung an Triebwerkshersteller ist es, die Vorgaben von Flugzeug-Produzenten innerhalb kürzester Zeit auf ihre Machbarkeit zu überprüfen. Eigenschaften wie Gewicht, Wirkungsgrad, Lebensdauer oder Kosten müssen so kombiniert werden, dass sie optimal auf die Anforderungen des Herstellers abgestimmt sind. Mit der Integration der automatisierten Bewertung verschiedener Konzepte in den Arbeitsablauf des Ingenieurs befasst sich das Fachgebiet Technische Mechanik und Fahrzeugdynamik. Unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. habil. Hon. Prof. (NUST) Dieter Bestle entwickeln die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der BTU automatisierte Verfahren, die dem Entwurfsingenieur die zeitintensive Suche nach der optimalen Lösung zur Reduzierung des Gewichts und zur Steigerung von Effizienz und Lebensdauer einer Turbine abnehmen.

Unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Arnold Kühhorn arbeiten die Experten im Fachgebiet Strukturmechanik und Fahrzeugschwingungen an der Optimierung der Verdichter-Räder in Turbomaschinen. Sogenannte Blade Integrated Disks (kurz Blisks) bestehen im Gegensatz zu bisher genutzten Technologien aus nur einem Bauteil. Der Vorteil: Das Gewicht kann deutlich reduziert, die Leistung erhöht und der Montage-Aufwand verringert werden. Nachteil: Bricht ein solches Verdichter-Rad zum Beispiel infolge einer Material-Ermüdung, kann die gesamte Turbine Schaden nehmen und teure Reparaturen zur Folge haben. Daher müssen die Belastungsgrenzen der Bauteile exakt berechenbar sein. Aus Fertigungsungenauigkeiten resultierende Schwingungen führen zu einer höheren Belastung (Mistuning) der Bauteile in der Praxis. In der Entwicklung müssen sie daher exakt abgebildet werden können, um die Grenzen der Technologie abschätzbarer zu machen.

Mit Hilfe eines innovativen Virtual Reality-Systems des Fachgebiets Medientechnik unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. habil. Christian Hentschel können Triebwerke und Prozesse detailgetreu, orts- und zeitunabhängig dargestellt und dokumentiert werden. In einer innovativen lichtstarken 3D-Projektion wird es über eine Gestensteuerung ohne Hilfsmittel wie Joystick oder spezielle Handschuhe möglich sein, Einzelteile des Triebwerks interaktiv zu entnehmen, zu bearbeiten und wieder einzufügen. Eine Tracking-Technologie verfolgt die Augenbewegungen der Nutzer und richtet die 3D-Darstellung daran aus. Durch die detailreiche Darstellung des Triebwerks können Entwicklungsingenieure umfangreiche technische Daten auf einen Blick erfassen und Prozess-Ergebnisse schnell bewerten. Ziel ist es, dass Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter zur gleichen Zeit an unterschiedlichen Orten in Echtzeit an ein und derselben Entwicklung arbeiten und sich darüber austauschen können. Damit können Zeit und Reisekosten eingespart werden.

Für einen optimierten Entwurf eines Triebwerks ist es erforderlich, die einzelnen Komponenten nicht isoliert zu betrachten. Um eine gute Abstimmung des gesamten Triebwerks zu erreichen, müssen sie in ihrer Interaktionen untersucht werden. Unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Klaus Höschler entwickeln die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler im Fachgebiet Flug-Triebwerksdesign unter anderem die automatisierte Erzeugung von Konstruktionsplänen für das Gesamttriebwerk.

Die Grundlage optimierter Abläufe im Unternehmen sind belastbare Daten. Doppelte und fehlerhafte Datensätze hemmen die Prozesse und stellen getroffene Entscheidungen in Frage. An einem soliden Daten-Management-Werkzeug arbeitet das Fachgebiet Industrielle Informationstechnik unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Irene Krebs. Mit einer einheitlichen, qualitativ hochwertigen Datenbasis können Nutzer ihre Daten schnell analysieren und damit rechtzeitig auf Markt-Tendenzen reagieren.