Der Stoff, aus dem die Flugzeuge sind

21. August 2016, 12:00
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Svea Mayer entwickelt neue, leichte Werkstoffe für Flugzeugtriebwerke

Von der nächsten Generation der Passagierflugzeuge wird einiges erwartet: Sie sollen weniger Treibstoff verbrauchen, weniger Schadstoffe ausstoßen und zudem deutlich leiser sein. Das wird unter anderem durch den Einsatz neuer Triebwerke ermöglicht, wie sie beispielsweise im A320neo zum Einsatz kommen, der neuesten Version dieses Kurz- und Mittelstreckenjets des europäischen Herstellers: Das "neo" steht für "new engine option", denn das Triebwerk ist einer der Unterschiede zu den Vorgängermodellen. Zum Einsatz kommt ein sogenanntes Getriebefan-Triebwerk. Dafür werden Werkstoffe benötigt, die leichter sein sollen als bisher verwendete.

Genau an dieser Stelle kommt Svea Mayer (35), Assistenz-Professorin am Lehrstuhl für Metallkunde und metallische Werkstoffe der Montan-Universität Leoben, zum Einsatz: Gemeinsam mit ihrem Team hat sie eine neue Legierung für die Schaufeln der Niederdruckturbine des neuen Triebwerks entwickelt und in Testversuchen erprobt. Konkret handelt es sich um eine Titan-Aluminium-Legierung. Diese Titanaluminide sind deutlich leichter als bisher verwendete Legierungen, die Dichte liegt bei wenig mehr als vier Gramm pro Kubikzentimeter, das ist die Hälfte der üblichen Werkstoffe.

Die Entwicklung des neuen Werkstoffs basiert auf den Arbeiten von Helmut Clemens, der den Montanuni-Lehrstuhl leitet und viel Erfahrung mit Hochtemperaturwerkstoffen hat. Die größte Herausforderung für Svea Mayer bei ihren Versuchen: Wie kann die Legierung geschmiedet werden? "Titanaluminide sind eigentlich spröde und kaum umformbar, wir haben durch unsere Forschungsarbeit aber gezeigt, dass diese auch in herkömmlichen Schmiedeprozessen verwendet werden können"; sagt Mayer. In Kooperation mit der Münchner MTU Aero Engines wurden Versuche durchgeführt, teils "echte" Experimente, teils Computersimulationen.

Nun wird am Einsatz des neuen Werkstoffs in weiteren Bereichen getüftelt. So könnte die Titan-Aluminium-Legierung auch in Autos helfen, Schadstoffe und Lärm zu minimieren. "Es geht derzeit darum, den Einsatz bei noch höheren Temperaturen, ab 750 Grad Celsius, möglich zu machen", sagt Mayer. Damit wäre das leichte, beständige Material auch für zukünftige Generationen an Verbrennungsmotoren verwendbar.

"Angewandte Forschung stand für mich immer im Mittelpunkt", sagt Mayer, die 1999 mit dem Studium der Werkstoffwissenschaften in Leoben begonnen hatte. Die Steirerin blieb auch nach ihrer Diplomarbeit 2005 der Montan-Uni verbunden, wo sie sich unter anderem den Phasenumwandlungen in Werkstoffen widmet.

Derzeit arbeitet Mayer an ihrer Habilitation und will an der Universität bleiben. Gerade die Zusammenarbeit mit anderen Forschern mache ihre Arbeit so spannend, und das sei eben vorwiegend an der Universität möglich. Naturwissenschaften und die Arbeit im Labor waren immer die größten Anreize für Mayer. Um den Kopf freizubekommen, spielt sie Tennis, unternimmt Mountainbike-Touren in den Bergen oder fährt Ski. Der größte Ansporn ist aber die Tatsache, dass ihre Forschung zu konkreten Ergebnissen führt – wie in Form der neuen Flugzeugtriebwerke. "Das ist beflügelnd und eine Bestätigung der Arbeit." (Robert Prazak, 21.8.2016)

  • Svea Mayer ist Assistenzprofessorin für Metallkunde an der Montan-Universität Leoben.
    foto: privat

    Svea Mayer ist Assistenzprofessorin für Metallkunde an der Montan-Universität Leoben.

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