Das Deutsche Zentrum für Luft– und Raumfahrt (DLR) zeigte auf der diesjährigen Hannover Messe wieder zahlreiche marktnahe Technologien aus seinen verschiedenen Forschungsbereichen. Dabei waren das DLR-Institut für Technische Thermodynamik, das Technologiemarketing und das DLR-Institut für Robotik und Mechatronik. Vorgestellt wurden Forschungsarbeiten und Markterfolge aus Entwicklungspartnerschaften mit der Industrie.
Alleskönner für die Brennkammer: Whipox®
Der faserverstärkte keramische Werkstoff WHIPOX® hält wie jede Keramik hohe Temperaturen aus und ist dabei korrosionsbeständig. Gleichzeitig ist er durch eingearbeitete Aluminiumoxid-Fasern extrem bruchfest. Damit hat das Material ideale Eigenschaften, um die Brennkammer einer Gasturbine auszukleiden. In einer Gasturbine mit einer solchen Keramikauskleidung kann die Verbrennung bei höheren Temperaturen ablaufen. So lässt sich Kühlluft einsparen und der Wirkungsgrad der Turbine steigt.
Zudem wird die Verbrennung effizienter und schadstoffärmer. Der Werkstoff kann sowohl in Flugzeugturbinen als auch in stationären Gasturbinen zum Einsatz kommen. Die Vermarktung von im DLR entwickelten Prototypen übernimmt seit 2007 die Firma WPX-Faserkeramik GmbH. Das Portfolio der Ausgründung umfasst Produktentwicklung, Serienfertigung, Vertrieb und Service.
Faserkeramik für Bremsen von Flugzeugpropellern
Bei Wartungsarbeiten am Triebwerk eines Propellerflugzeugs müssen die Propeller stillstehen, auch nach der Landung sollen sie schnell abbremsen. Die Faserkeramik – ein Werkstoff, der ursprünglich für Thermalschutzsysteme in der Raumfahrt entwickelt wurde – hilft dabei. Beim A400M können Bremsscheiben mit einem Durchmesser von 120 Millimetern 5,3 Meter große Propeller innerhalb weniger Sekunden abbremsen.
Der Luftfahrtzulieferer UMBRA Cuscinetti S.p.A. hat dafür ein Bremssystem entwickelt. Die entsprechende Hochleistungsfaserkeramik steuerte das DLR bei und konnte auf Erfahrungen aus Anwendungen in der Raumfahrt, im Automobilbereich und in der Energietechnik zurückgreifen.
CO2-freies Fliegen mit Wasserstoff im Tank: Antares DLR-H2
Der Motorsegler Antares DLR-H2 ist weltweit das einzige Flugzeug, das mit einer Brennstoffzelle starten kann. Das DLR-Institut für Technische Thermodynamik stellte den Wasserstofftank aus, der als Außenlastbehälter unter der rechten Tragfläche der Antares angebracht ist. In dem Wasserstofftank können unter einem maximalen Druck von 350 bar mehr als 200 Liter gasförmigen Wasserstoffs mitgeführt werden. Mit dem Wasserstoff wird über eine Brennstoffzelle an Bord der Antares DLR-H2 Strom erzeugt, der den Motorsegler antreibt.
Schnelldiagnose für die Brennstoffzelle
Passend dazu zeigte das DLR-Institut für Technische Thermodynamik Diagnosemöglichkeiten für Brennstoffzellen. Ein solches Diagnose-Tool hilft die Effizienz von Brennstoffzellen zu steigern. Langfristig erwarten die Forscher, dass durch die genaue Diagnosemöglichkeit das Design einer Brennstoffzelle vereinfacht und so Kosten gespart werden können.
Die Diagnose erfolgt über eine in die Brennstoffzelle eingebaute Messplatte, Sie kann Leistung, Temperatur, Feuchte und Vergiftungsgrad an unterschiedlichen Stellen in der Brennstoffzelle erfassen. Auch für Redox-Flow-Batterien haben die Forscher ein Messverfahren entwickelt, mit dem sie ein genaues Bild erhalten, welche Bereiche in der Batterie aktiv sind. Das Verfahren kann zur Fehlerfrüherkennung und Steuerung solcher Batterien eingesetzt werden.
CFK-Rahmen für Brennstoffzellen-Stack
Kohlefaserverstärkter Kunststoff (CFK) wird durch sein geringes Gewicht bislang vor allem in der Luftfahrt eingesetzt. Das DLR stellte einen Brennstoffzellen-Stack (Brennstoffzellen-Stapel) aus, dessen Anfangs- und Endplatte aus dem ultraleichten Kunststoff besteht. Solche Leichtbau-Stacks sind vor allem für mobile Anwendungen der Brennstoffzelle interessant.
Neben dem geringen Gewicht hat das CFK-Material auch Vorteile für die Funktion der Brennstoffzelle: Das Material isoliert besser als das bislang verwendete Metall, wodurch die Temperatur innerhalb der Brennstoffzelle konstanter ist. Dies wiederum bedeutet eine längere Lebensdauer einer Brennstoffzelle.
