Spitzentechnologie made by MTU

Die MTU Aero Engines ist Deutschlands führen-der Triebwerkshersteller und weltweit eine festeGröße. Das Traditionsunternehmen, dessenWurzeln bis zu den Anfängen der motorisiertenFliegerei zurückreichen, entwickelt, fertigt, ver-treibt und betreut zivile und militärische Luft-fahrtantriebe sowie stationäre Industriegas-turbinen. Der Unternehmenssitz befindet sichin München.

Halfen Vorgängergesellschaften zu Beginn des20. Jahrhunderts den ersten Motorflugzeugen indie Luft, ist das Unternehmen heute in wesent-lichen Triebwerksbereichen technologisch füh-rend: Hochdruckverdichter, Niederdruckturbinen,Turbinenzwischengehäuse, Herstell- und Repa-raturverfahren made by MTU gehören weltweitzum Besten, was es auf dem Markt gibt. ImBereich der Triebwerksinstandhaltung ist das

Das Unternehmen – Nummer eins in Deutschland

MTU-Maintenance-Netzwerk einer der größtenDienstleister und unterhält Standorte auf derganzen Welt.

Die MTU kooperiert mit den großen Triebwerks-herstellern der Welt und ist in den wichtigennationalen und europäischen Technologiepro-grammen engagiert. Gemeinsam mit Partnernaus Industrie und Wissenschaft arbeiten dieAntriebsspezialisten seit Jahrzehnten erfolgreichdaran, zivile Triebwerke noch umweltverträg-licher zu machen – noch sparsamer, schadstoff-ärmer und leiser.

Mit ihrem breiten und ausgewogenen Produkt-portfolio ist die MTU in allen Schub- und Leis-tungsklassen vertreten. Star der zivilen Produkt-palette ist der Getriebefan (GTF) PurePower®

PW1000G. Dieses innovative Antriebskonzept

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wird von Pratt & Whitney und der MTU gemein-sam realisiert: Es entsteht eine komplett neueTriebwerksfamilie, die sich ganz besonders durcheinen sehr hohen Wirkungsgrad und geringeLärmemissionen auszeichnet. Der GTF ist nichtnur technologisch ein Quantensprung sondernauch auf dem Markt ein voller Erfolg: Airbusbietet ihn für die A320neo an und Irkut für dieMS-21; exklusiv zum Einsatz kommt er in der C Series von Bombardier, im Mitsubishi Regio-nal Jet und in den neuen E-Jets von Embraer.

Weitere zivile MTU-Aushängeschilder sind dieTriebwerke V2500 für die Airbus A320-Familie,das PW2000 für die Boeing 757 und die C-17,das CF6-80 der Boeing 747 und der Airbus-Mo-delle A310 und A330, der A380-Antrieb GP7000,das GEnx für den Boeing 787 Dreamliner unddie Boeing 747-8 sowie das GE9X, der Exklusiv-

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antrieb der Boeing 777X. Für Business-Jets wirddas PW800 konzipiert: Dieser Antrieb gehörtebenfalls zur PurePower-Familie und basiert aufdem gleichen innovativen Kerntriebwerk.

Im militärischen Bereich ist die MTU der System-partner für fast alle Triebwerksprogramme derBundeswehr. Sie erfüllt sämtliche Systemfüh-rungsaufgaben – angefangen bei der Bereitstel-lung von Basistechnologien über die Entwicklungund Fertigung von Triebwerken und deren Kom-ponenten bis hin zur Instandhaltung – und bietetumfassenden Kundendienst. Die wichtigstenmilitärischen Triebwerksprogramme sind dasTP400-D6 des neuen Militärtransporters A400M,das EJ200 des Eurofighters, der Tornado-AntriebRB199 und das MTR390 des Kampfhubschrau-bers Tiger. Beteiligt ist die MTU auch an den mili-tärischen GE-Antrieben F414, F110 und T408.

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Spitzentechnologie made by MTU

welle mit Niederdruckverdichter und der antrei-benden Niederdruckturbine. Das erlaubt demFan mit seinem großen Durchmesser, langsamerzu drehen, während gleichzeitig Niederdruckver-dichter und -turbine erheblich schneller laufen.Dadurch lassen sich geringere Fan-Druckverhält-nisse und damit höhere Nebenstromverhältnisseverwirklichen sowie alle Komponenten in ihremjeweiligen Drehzahl-Optimum betreiben. Dasverhilft dem Getriebefan zu einem sehr hohenGesamtwirkungsgrad, verringert Treibstoffver-brauch und Kohlenstoffdioxidausstoß um je 16Prozent und verkleinert den Lärmteppich um 75Prozent. Weiterer Vorteil: Da weniger Verdichter-und Turbinenstufen benötigt werden, wird derAntrieb leichter; zudem sinken die Instandhal-tungskosten.

Die MTU steuert zum GTF mit der schnelllaufen-den Niederdruckturbine eine Schlüsselkompo-nente bei. Das Besondere: Diese Technologiebeherrscht weltweit nur Deutschlands führenderTriebwerkshersteller. Dafür erhielt die MTU zweideutsche Innovationspreise. Des Weiteren hat dieMTU zusammen mit Pratt & Whitney einen neuenachtstufigen Hochdruckverdichter entwickelt.Die ersten vier Stufen stammen von der MTU.Der komplette Kompressor entsteht in der inno-vativen Blisk-Bauweise. Blisks (Blade IntegratedDisks) sind Hochtechnologie-Bauteile, bei denenScheibe und Schaufeln aus einem Stück be-stehen. Diese Konfiguration ermöglicht höhereFestigkeit bei geringerem Gewicht und besserenaerodynamischen Eigenschaften. Die MTU hältam GTF je nach Version einen Programmanteilvon bis zu 18 Prozent.

Zum Getriebefan steuert dieMTU Schlüsseltechnologien bei.

Kraftstoffsparender, emissionsärmer und leiserdank Getriebefan – die A320neo von Airbus.

ZukunftsantriebGetriebefan

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Wachsende Mobilitätsansprüche von Milliardenvon Menschen, limitierte Rohstoffe und die sichverschärfende Umweltproblematik fordern neueAntriebslösungen, die über bestehende Konzeptehinausgehen. Die Prognosen gehen von einemjährlichen Wachstum des Passagierflugverkehrsvon rund fünf Prozent aus. Das bedeutet: Um dieUmweltbelastungen zu kompensieren, müssenFlugzeuge und Antriebe noch sparsamer, saubererund leiser werden.

Der europäische LuftfahrtforschungsbeiratACARE (Advisory Council for Aviation Researchin Europe) hat sich zu ehrgeizigen Zielen für denLuftverkehr verpflichtet und diese in der StrategicResearch and Innovation Agenda (SRIA) veröf-fentlicht; SRIA integriert die ACARE-2020- undFlightpath-2050-Ziele: Bis zum Jahr 2050 sollenKraftstoffverbrauch bzw. CO2-Emissionen proPassagierkilometer um 75 Prozent reduziertwerden, der NOX-Ausstoß um 90 Prozent sinkenund der Lärm um 65 Prozent. Zugrunde gelegtwerden die Werte des Jahres 2000.

Für die ambitionierten Ziele von morgen gibt esheute schon Lösungen: Mit dem Getriebefan(GTF) realisieren Pratt & Whitney und die MTU denAntrieb der Zukunft. Er basiert auf einer neuenArchitektur: Der Clou ist ein Untersetzungsge-triebe zwischen dem Fan und der Niederdruck-

Technologieagenda Claire

Technologieentwicklung

In ihrer Technologieagenda Clean Air Engine(Claire) formuliert die MTU ihre Ziele sowie Um-setzungsmöglichkeiten für einen zivilen Antrieb,der die SRIA-Umweltziele im Jahr 2050 erreicht:40 Prozent weniger Kraftstoff, eine entsprechendniedrigere CO2-Emission sowie 65 Prozent weni-ger Lärm. In drei Etappen will man die SRIA-Zieleerreichen.

15, 25, 40 Prozent weniger Kohlenstoffdioxid –das sind die Claire-Etappenziele. Im ersten Schrittwurde bis zum Jahr 2015 durch den Einsatz einesGetriebefans eine Reduzierung des Kraftstoffver-brauchs und damit der Kohlenstoffdioxid-Emis-sionen um je 15 Prozent sowie eine drastischeVerkleinerung des Lärmteppichs anvisiert. Er-reicht werden tatsächlich höhere Werte: Kraft-stoffverbrauch und CO2-Emissionen sinken um je16 Prozent; die Verkleinerung des Lärmteppichsliegt bei 75 Prozent. Für die nächste Etappe zei-gen Konzeptstudien, dass auf Basis der Getriebe-fan-Triebwerkskonfiguration die erforderlichenweiteren Verbesserungen möglich sind. So könn-te bis zum Jahr 2030 das Fan-Druckverhältnisweiter reduziert und damit das Bypass-Verhältnisweiter erhöht werden – von derzeit 12:1 auf biszu 20:1. Zudem kann der thermische Wirkungs-grad des Kerntriebwerks durch höhere Druck-und Temperaturverhältnisse weiter verbessertwerden. Das Gesamtdruckverhältnis will mandeutlich über den derzeit knapp erreichten Wertvon 50:1 steigern und gleichzeitig die erforder-liche Kühlluftmenge drastisch reduzieren. Wieman diese Ziele erreichen will, ist in der LeadingTechnology Roadmap definiert.

Die MTU verfügt über eine hohe Innovationskraft:Jährlich über 400 Patentanmeldungen im In- undAusland und rund 200 Erfindungsmeldungenzeugen davon. Durch konsequente Forschungs-und Entwicklungsarbeit sichert die MTU ihrenTechnologievorsprung und Unternehmenserfolglangfristig ab. Es gilt, neue Produkte und Serviceserfolgreich am Markt zu platzieren und das inimmer kürzerer Zeit. Das Tempo wird nicht zuletztdurch zunehmende Digitalisierung und Vernet-zung verschärft. Um neue technologische Mög-lichkeiten rechtzeitig zu identifizieren, nutzt dieMTU einen Technologieradar. Parallel dazu wer-den die zukünftigen Märkte, die Vorgaben politi-scher Luftfahrtstrategien und gesellschaftlichenTrends analysiert. Von den erzielten Ergebnissen

Der dritte und letzte Claire-Schritt erfordert neu-artige Antriebskonzepte, die jenseits der bekann-ten Gasturbinen liegen können. Die MTU erabeitetgemeinsam mit Universitäten und anderen For-schungseinrichtungen Studien für diese Phase,die ab 2050 beginnen soll. Es geht etwa um hoch-effiziente Wärmekraftmaschinen mit extremhohen Drücken oder die Einführung rekuperativerElemente zur Verbesserung des thermodynami-schen Kreisprozesses. Auch abgeschirmte Pro-pellerantriebe oder am Flugzeug verteilte Fanssind denkbar. Hinzukommen technologischeLösungen wie alternative Kraftstoffe und auchSchritte hin zum turboelektrischen Fliegen. Anallen Ideen arbeitet die MTU schon heute. DieUmsetzung erfolgt auf der Grundlage von Leit-konzepten.

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Claire 1Getriebefan

Claire 2Ultra HochbypassTriebwerk

Claire 3Integrierter Hoch-effizienter Antrieb

2015

2030

2050

Getriebefan BPR ~12

Gasturbine OPR ~ 50

Getriebefan BPR 15 - 20

Integrierter Antriebniedriger spezifischer Schub

Gasturbine OPR bis zu 70

HocheffizienteWärmekraft-maschine

CO2-Emission Lärmemission

Claire (Clean Air Engine}

Indienst-stellung

Kern-triebwerk

Vortriebs-erzeuger

-15%-40%

-25%-50%

-40%-65%

0% -20% -40% -60%

MTU 4.0

Arbeiten 4.0Die vierte industrielle Revolution betrifft nahezu alle Beschäftigten. Die MTU unterstützt ihre Mit- arbeiter auf vielfältige Weise beim Übergang in das digitale Zeitalter.

MRO 4.0Digitale Technologien revolutio-nieren die Instandhaltung von Triebwerken: Schon heute lässt sich der MRO-Bedarf von morgen an den Daten ablesen.

Produktion 4.0Die Zukunft gehört der digitalen Fabrik. Mit intelligenter Maschinen- steuerung und additiven Ferti-gungsverfahren hat die Zukunft bei der MTU längst begonnen.

Technologie 4.0In Entwicklung und Fertigung sparen Simulationen Zeit und Ressourcen. Das virtuelle Trieb- werk und der digitale Zwilling sind zwei Beispiele für wegweisende Veränderungen.

Virtuelle Triebwerkssimulationen werden eingesetzt, um Triebwerke ökoeffizenter zu machen und schneller auf den Markt zu brin- gen.

Virtuelles Triebwerk

Mit Simulationen sind erhebliche Einsparungen bei der Entwicklung und beim Testen neuer Materialien und Fertigungsverfahren möglich.

ICM²E – Werkstoff- und Fertigungssimulation Das digitale Ebenbild eines Pro-

dukts bündelt alle wichtigen Informationen und wird von Daten aus der realen Welt gespeist. Das ermöglicht eine effiziente Opti- mierung.

Digitaler Zwilling

Neue Märkte, neue Geschäftsmodelle, neue Technologien: Die vierte industrielle Revolution eröffnet über alle Branchen hinweg neue Möglich-keiten. Die MTU zählt in der Luftfahrtbranche seit Jahrzehnten zu den Tech- nologieführern. Frühzeitig hat sich das Unternehmen mit den Chancen und

Herausforderungen digitaler Technologien beschäftigt und lebt die Digitali- sierung in allen Geschäftsbereichen. So entsteht Schritt für Schritt die MTU 4.0 – der führende deutsche Triebwerkshersteller im digitalen Zeitalter.

werden erste Entwürfe für zukünftige Triebwerks-konzepte abgeleitet. Dann startet der MTU-Tech-nologieprozess: Die einzelnen Fachbereiche ent-wickeln konkrete Technologiekonzepte, wobei diebesten Ideen systematisch ausgewählt werden.Alle Einzelprojekte formen die Leading Techno-logy Roadmap der MTU, den Technologie-Fahr-plan bis ins Jahr 2030. Entwicklungen, die darü-ber hinausreichen, werden in sogenannten Leit-konzepten festgehalten.

Derzeit umfasst das Technologieportfolio derMTU rund 150 Einzelprojekte, an denen gleich-zeitig gearbeitet wird. Die starke Vernetzung mitindustriellen Partnern und der Forschungsweltsowie eine nachhaltige Förderung durch die öf-fentliche Hand – national wie europäisch – etwaim Rahmen des Luftfahrtforschungsprogrammsder Bundesregierung (LuFo) oder von Clean Sky

auf europäischer Ebene sowie des Bundes-ministeriums für Verteidigung, sind für die MTUwichtige Pfeiler, um erfolgreich neue Technolo-gien entwickeln zu können.

Eine zunehmend größere Rolle spielt die Digitali-sierung. Dieses Thema ist für die MTU kein Zu-kunftskonzept, sondern wird bereits gelebt – überalle Geschäftsbereiche hinweg, von der Entwick-lung über die Produktion bis zur Instandhaltung.Die Zielsetzung: Alle an der Wertschöpfung be-teiligten Bereiche sollen virtuell abbildbar, simu-lativ berechenbar und intelligent vernetzt werden.So will man die Vorteile des Industrie-4.0-Ge-dankens nutzen, um das komplette Unternehmennoch durchgängiger und damit produktiver zuorganisieren sowie noch flexibler aufzustellen.

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Kernkompetenzen

Thermische Spritzschichten leisten einen ent-scheidenden Beitrag zur Erhöhung von Wir-kungsgrad und Lebensdauer eines Triebwerks.

Dichte Drähte: MTU-Bürstendichtungen verrin-gern Leckagen um bis zu 90 Prozent.

Die MTU Aero Engines hat sich in wesentlichenTriebwerksbereichen technologisch an die Spitzegesetzt: Niederdruckturbinen, Hochdruckverdich-ter und Turbinenzwischengehäuse made by MTUgehören weltweit zum Besten, was es auf demMarkt gibt. Weitere Kernkompetenzen des Unter-nehmens sind Hightech-Fertigungs- sowie In-standhaltungsverfahren. Zudem zeichnet dendeutschen Triebwerkshersteller eine einzigartigePrüf- und Testingexpertise sowie seine System-kompetenz aus.

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Effiziente VerdichterAusgezeichnete TurbinenDie Hochdruckverdichter made by MTU gehören

zur Weltspitze. Seit über 30 Jahren entwickelt,fertigt, repariert und überholt die MTU dieseKomponente, die als Herzstück eines Triebwerksgilt. Die heutigen Verdichter werden in Blisk-Bau-weise ausgeführt – Scheibe und Schaufeln be-stehen aus einem Stück. Diese Konfiguration hatbedeutende Vorteile: höhere Festigkeit, geringe-res Gewicht, bessere aerodynamische Eigen-schaften durch höhere geometrische Genauig-keiten der Schaufeln, kein Verschleiß am Schau-felfuß bzw. in der Scheibennut sowie Entfall derMontagekosten. Aktuelle Aushängeschilder derIngenieurskunst sind die militärischen Kompres-soren des Eurofighter-Antriebs EJ200 und desTP400-D6 im neuen Militärtransporter A400M.

Der gemeinsam mit Pratt & Whitney entwickeltezivile Hochdruckverdichter bildet das Herzstückder neuen GTF-Triebwerksfamilie, die in Regional-und Business-Jets sowie in Flugzeugen für Kurz-und Mittelstrecken eingesetzt werden. MitERCoat hat die MTU für Hochwertbauteile wieBlisk-Verdichterstufen eine neue Multilayerschichtzum Schutz vor Erosion durch Sand und Schmutz-

Weltweiter Technologieführer ist die MTU beiNiederdruckturbinen mit höchsten Wirkungsgra-den. Die Bandbreite reicht von konventionellenModellen für Antriebe von Business-Jets überNutzturbinen für schwere Transporthubschrauberbis hin zu großen konventionellen Niederdruck-turbinen für Turbofantriebwerke von Mittel- undLangstreckenflugzeugen. Das Meisterstück derMTU ist die schnelllaufende Niederdruckturbine,eine Schlüsselkomponente des Getriebefans: IhreTechnologie ist weltweit einzigartig.

Zielsetzung für alle neuen Konzepte ist eine aus-gewogene Auslegung bezüglich Wirkungsgrad,Gewicht, Lärm, Kosten und Lebensdauer. ZurSenkung der Herstellkosten erforscht die MTUneue Bauweisen mit geringerer Komplexität.Ebenfalls im Fokus stehen neue, leichtere Werk-stoffe für hohe Temperaturen, denn dadurchkönnen bis zu zehn Prozent des Turbinengewichtseingespart werden. Ein Beispiel: Rotorschaufelnaus Titanaluminid sind etwa halb so schwer wieherkömmliche Schaufeln aus Nickelbasislegie-

partikel entwickelt. Bürstendichtungen erlaubenhier technische Lösungen, die mit den bisherüblichen Labyrinthdichtungen nicht möglich sind.

Weitere Trends: Zukünftig spielen aktive Systemebei Verdichtern eine besondere Rolle: Diese Bau-gruppen können auf verschiedene Betriebszu-stände reagieren. Weitere Verbesserungen imaerodynamischen Design bei zugleich kleinerenBaugrößen tragen zu geringeren Kraftstoffver-bräuchen bei. Integrale Bauweisen und neueWerkstoffe sind der Schlüssel zu signifikantenGewichtseinsparungen.

Konsequent arbeitet die MTU an der weiteren Optimierung ihrer Komponenten: Das Rig 456 ist ein triebwerksnahesModell der schnelllaufenden Niederdruckturbine für den Getriebefan. Mit ihm getestet werden neue Technologien.

Die MTU punktet im oberen Schubbereich: Sie entwickelt und fertigt Turbinenzwischengehäuse fürLangstreckentriebwerke, etwa für das GE9X, den Exklusivantrieb der Boeing 777X.

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TurbinenzwischengehäuseIm oberen Schubbereich punktet die MTU mitTurbinenzwischengehäusen. Sie entwickelt undfertigt diese äußerst anspruchsvolle Kompo-nente für die Langstrecken-Triebwerke GP7000(Airbus A380), GEnx (Boeing 787 Dreamliner und

Boeing 747-8) und GE9X, den Exklusivantrieb derBoeing 777X. Das Turbinenzwischengehäuse bil-det den Kanal für das von der Hochdruckturbinein die Niederdruckturbine strömende Heißgasund ist im Betrieb extremen Belastungen ausge-setzt – hoher mechanischer Beanspruchung undhohen Temperaturen. Werkstoff und Konstruktionmüssen höchsten Ansprüchen genügen, waswiederum eine Fertigung auf höchstem Niveauerfordert. Die hat die MTU in München aufgebaut.

rungen. Um den Anteil der Niederdruckturbineam Triebwerkslärm gering zu halten, werdenMaßnahmen zur Lärmminderung untersucht,etwa die 3D-Profilierung von Schaufeln.

Triebwerke sind Hightech-Produkte, die innovativeHerstellverfahren erfordern. Die MTU beschäf-tigt sich mit der gesamten Bandbreite von derVerfahrensentwicklung über neue Prüf- undMessmethoden bis hin zur Automatisierung undFertigungsplanung. Zu den wichtigsten Hightech-Verfahren gehören das Laserformbohren zurRealisierung von Kühlluftbohrungen in Hochdruck-turbinenschaufeln sowie Adaptives Fräsen, Reib-schweißen und Präzises Elektrochemisches Ab-tragen (Precise Electrochemical Machining =PECM) zur Fertigung von Blisks. Die MTU ist welt-weit einer der führenden Hersteller von Blisksund betreibt in München eines der modernsten,zukunftsweisenden Fertigungssysteme für Ver-dichterrotoren in dieser Bauweise.

Zunehmend an Bedeutung gewinnen additive Ver-fahren – etwa das selektive Laserschmelzverfah-ren. Damit können komplexe Bauteile weitgehendohne den Einsatz klassischer Werkzeuge herge-stellt werden. Weitere Vorteile: deutlich größereDesignfreiheit, kürzere Produktionszeiten, schnel-lere Innovationszyklen, leichtere, funktionalereBauteile und geringere Entwicklungskosten. DieMTU fertigt additiv bereits Serienteile für denA320neo-GTF.

Fertigung

InstandhaltungIn der Instandhaltung ziviler Flugtriebwerke undIndustriegasturbinen ist die MTU weltweit einerder größten Anbieter. Die Aktivitäten sind unterdem Dach der MTU Maintenance gebündelt. DieHightech-Reparaturen der MTU sind weltweit

Erprobung undInstrumentierungOb militärisch oder zivil: In der Triebwerkser-probung deckt die MTU den gesamten Bereich derValidierung und Zulassung ab. Getestet werdenWerkstoffe, Bauteile, Komponenten und kom-plette Triebwerke. Das Unternehmen verfügt übereine einzigartige Expertise auf Spitzenniveau. DasLeistungsspektrum umfasst Konzeption, Aufbau,Versuchsdurchführung und Datenauswertung.Für die verschiedenen Erprobungen stehen derMTU eigene Hightech-Prüfstände zur Verfügung,genutzt werden aber auch Testeinrichtungen beiPartnerinstitutionen. Zum Einsatz kommt neuesteMesstechnik: Anspruchsvolle Testprogrammewerden selbst entwickelt und durchgeführt – auchdie dafür notwendige innovative Instrumentierung.Die MTU betreut auch die Triebwerksintegrationund die Flugerprobung von Prototypen. Dies ge-schieht in enger Kooperation mit den Partnernund Zellenherstellern.

Ein Trend in der Erprobung ist die zunehmendeDigitalisierung: Dank optimierter Rechenmodellewerden Versuche zunehmend simuliert, um auf-wändige und kostenintensive Nachweistests zuvermeiden.

einmalig, zum Großteil patentiert und unter demMarkennamen MTUPlus Repairs bekannt. DasPortfolio umfasst über 15.000 verschiedene Ver-fahren. Bei der Entwicklung neuer Reparatur-verfahren kann die MTU auf eine einzigartigeKompetenz aus der Entwicklung und Fertigungzahlreicher Triebwerksprogramme zurückgreifen.

Für die MTU Maintenance wurde das „EngineTrend Monitoring System“ entwickelt, bei demdie wichtigsten Betriebsdaten, wie Druck, Tem-peratur oder Vibrationen, durch den Triebwerks-regler aufgezeichnet, per Funk oder E-Mail in einNetzwerk am Boden eingespeist und permanentmit den idealen Triebwerksdaten verglichen wer-den. Wird eine Abweichung festgestellt, könnenReparaturen rechtzeitig eingeleitet werden. Grö-ßere Folgeschäden und kostspielige Reparaturenbleiben aus.

Instandsetzung auf höchstem Niveau: Hightech-Laserverfahren ermöglichen präzises Bohrenund Schweißen.

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SystemkompetenzIn modernen Flugantrieben kommt der Trieb-werksregelung und -überwachung eine zuneh-mend größere Bedeutung zu, um das Fluggerätsicher und wirtschaftlich zu betreiben. Die MTUbesitzt auf diesem Gebiet über 30 Jahre Erfahrungaus der Entwicklung militärischer Triebwerke. IhrSpektrum umfasst das Gesamtsystem „Regelungund Überwachung“, elektronische und hydrauli-sche Subsysteme und Geräte einschließlich derzugehörigen Software. Die Kompetenzen reichenvon der Geräte-, Software und Systementwicklungbis hin zur Systemvalidierung, Serienbetreuungund Instandhaltung.

Auch in zivilen Triebwerken ist es vorteilhaft,mechanische und hydraulische Komponentendurch elektrische zu ersetzen, da sie effizient,flexibel positionierbar und intelligenter sind. DieMore Electric Engine der Zukunft mit ihrer Viel-zahl an Sensoren, Motoren und Steuerelementenstellt das Powermanagement, die Regelungs-technik sowie die Überwachung der Triebwerkevor neue Herausforderungen.

Zum langfristigen Erhalt der Regler-Kompetenzwurde das Joint Venture AES (AerospaceEmbedded Solutions GmbH) gegründet, ein Ge-

Die MTU hat nicht nur das PECM-Verfahren zur Herstellung von Nickel-Blisks entwickelt –sondern auch die Maschinen, die in München im Einsatz sind.

Die MTU ist einer der führenden Blisk-Hersteller der Welt. Titan-Blisks entstehen im Blisk-Kompetenzzentrum in München, dem weltweit modernsten Fertigungs-system dieser Art. Es verfügt über einen hohen Automatisierungsgrad sowie ein intelligentes Steuerungs- und Logistiksystem.

meinschaftsunternehmen von MTU und SafranElectronics & Defense. In ihm werden die Fähig-keiten beider Unternehmen gebündelt. Dabeibietet AES das komplette Leistungsspektrumvon Auslegung, Erprobung und Zulassung sicher-heitskritischer Software und Elektronik an. Beider MTU verbleibt die Fähigkeit zur Spezifikationdes Regelungs- und Überwachungssystems sowiedie Fertigung und Instandsetzung der Elektronik-geräte.

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Additive Fertigung

Der Fortschritt im Triebwerksbau beruht im We-sentlichen auf den beiden physikalischen Stell-größen Vortriebswirkungsgrad und thermischerWirkungsgrad sowie Gewicht und Zuverlässigkeit.Die Entwicklungsarbeit der MTU zielt auf allediese Stellgrößen ab. Jede Neuentwicklung opti-miert den Kraftstoffverbrauch, die Schadstoff-und Lärmemissionen sowie die Herstell- und In-standhaltungskosten. In ihrer Leading TechnologyRoadmap hat die MTU ihren Fahrplan bis zumJahr 2030 festgelegt und die Stoßrichtung klardefiniert: Es geht um die Weiterentwicklung undOptimierung der MTU-Komponenten Hochdruck-verdichter, schnelllaufende Niederdruckturbineund Turbinenzwischengehäuse. Schlüsseltechno-logien dafür sind neue leichte Hochtemperatur-werkstoffe, additive Herstellverfahren sowie vir-tuelle Auslegung und Fertigung. Rund 150 Tech-nologieprojekte wurden definiert.

Per selektivem Laserschmelzen fertigt die MTUbereits Boroskopaugen für das Getriebefan-Trieb-werk PW1100G-JM des Airbus A320neo in Serie.Das Bauteilspektrum soll sukzessiv erweitertwerden: Additiv hergestellte Dichtungsträger, diein Hochdruckverdichtern zum Einsatz kommen,sind der erste Schritt in diese Richtung. WeitereBauteile wie Lagergehäuse, Halterungen undStreben sollen folgen. Zudem gilt es, die Prozess-qualität zu verbessern: Geschehen soll das durcheine Erweiterung der Online-Kontrolle sowie dieVerbesserung der Oberflächengüte.

Hochtemperaturwerkstoffe

Virtuelle Auslegung und Fertigung

Die neuen Materialien für die Triebwerke dernächsten Generation müssen leicht und hitze-resistent sein. Sie sollen bis zu zehn Prozentweniger Gewicht ermöglichen und noch höhereTemperaturen aushalten – mehrere 100 Grad.

Die MTU Aero Engines arbeitet seit Jahrzehntenan neuen Technologien und gestaltet damit dieZukunft der Luftfahrt aktiv mit. Sie war immerwieder Schrittmacher des technologischen Fort-schritts. Die Forschungs- und Entwicklungsarbeiterfolgt in enger Kooperation mit bedeutendenAkteuren der Branche – Industrie- und For-schungspartnern – und im Rahmen von Techno-logieförderprogrammen. Basis ist die MTU-Tech-nologie-Roadmap – sie gibt den Fahrplan vor.

Leading Technology Roadmap

Forschung und Entwicklung

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50 100 150

X/∆x

Y/∆

Y

200 250 300 350 I(K)

3.0002.8002.6002.4002.2002.0001.8001.6001.4001.2001.000

250

200

150

100

50

0

Temperature at timestep = 1000500

50 100 150

X/∆x

Y/∆

Y

200 250 300 350 0°

4540353025201510

50

250

200

150

100

50

0

Temperature at timestep = 1000500

Simulation von additiver Fertigung

Bei additiven Fertigungsverfahren kann die Homogenität der Elemente im Metall eines Bauteils mittelsSimulation getestet werden.

00

Gefragt sind nur die besten Metalle sowie ganzneue Werkstoffklassen. Im Fokus hat die MTUIntermetalle sowie keramische Verbundstoffe fürdie Herstellung von Turbinenschaufeln, -scheibenund -gehäusen. Mit ihren Erfahrungen aus derTitanaluminid-Industrialisierung hat das Unter-nehmen eine gute Basis für eine erfolgreiche Ent-wicklung eines neuen Werkstoffs bis zur Seriegeschaffen. Ein Werkzeug wird auch hier immerwichtiger – die Simulation.

Die MTU wird 4.0: Ziel der MTU ist es, die Digi-talisierung in den Bereichen Entwicklung, Werk-stofftechnik, Fertigung und Instandhaltung aus-zuweiten. Langfristig sollen alle Bereiche derkompletten Wertschöpfungskette – angefangenvon der Produktentwicklung über die Fertigungbis hin zur Instandhaltung – untereinander undmiteinander vernetzt und virtuell abgebildet wer-den. Dadurch sollen die Entwicklung und Herstel-lung immer komplexerer Produkte schneller undeffizienter werden. ICM2E (Integrated Computa-tional Materials & Manufacturing Engineering) istder Einsatz von Simulationsverfahren zur Werk-stoffentwicklung und Fertigung, um auf kosten-und zeitaufwändige Versuchsreihen zu verzich-ten. Life Cycle Engineering soll eine digitale

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Additive Fertigung in Serie: Die MTU stellt Boroskopaugen für die schnelllaufende Niederdruckturbine des A320neo-Getriebefans her.

• Hohes Gesamtdruckverhältnis/kleine Bauweise• Verbesserte Aerodynamik• Aktive/passive Features

• Verbesserte Aerodynamik und Akustik• Integrierte variable Systeme• Umweltfreundliche Beschichtungen

• Hochtemperaturbeständige Schaufeln und Scheiben• Leichtgewichtige Schaufeln für die hinteren Stufen• Keramische Strukturen

• Laser/EBM Fertigung und Reparatur• Online-Kontrolle der Prozessqualität• Oberflächenbehandlungen

• ICM2E (Prozess- und Werkstoffsimulation)• Digitale Fabrik 4.0• Life Cycle Engineering

IntegriertesKompressionssystem

MTU’s Leading Technology Roadmap

Optimale schnelllaufende

NDT und TCF

Leichte Hoch-temperaturwerkstoffe

Additive Fertigung

VirtuelleAuslegung & Fertigung

In ihrer Leading Technology Roadmap hat die MTU denTechnologiefahrplan bis zum Jahr 2030 definiert: Es gehtum die Optimierung von Hochdruckverdichtern, schnell-laufenden Niederdruckturbinen und Turbinenzwischen-gehäusen. Schlüsseltechnologien sind neue Werkstoffe,additive Herstellverfahren sowie virtuelle Auslegung undFertigung.

Schl

üsse

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gien

Prod

ukte

Durchgängigkeit im Engineering erreichen (Stich-wort: Virtual Engine/4.0 Produktentwicklung).Dabei entsteht parallel zu den realen Bauteilenjeweils ein digitaler Zwilling, in dem alle Datenaus der kompletten Wertschöpfung von der Ent-wicklung bis zur Instandhaltung einfließen. Tech-nologien zur intelligent vernetzten Produktion undzum Engineering sind unter der digitalen Fabrikzusammengefasst. Hier geht es um die Simula-tion von Fertigungsprozessen und Werkzeugent-wicklungen aber auch aller Wertströme.

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Die MTU verfügt über eine einzigartigePrüfexpertise: Getestet werden Bauteile,Komponenten und komplette Triebwerke.In München betreibt die MTU mehrerePrüfstände für komplette Triebwerke(Foto links) und Komponenten. Das Rig268 dient der Weiterentwicklung desGTF-Hochdruckverdichters (Foto oben).

Technologie-Förderprogramme

Clean SkyClean Sky 1 war das größte europäische Luft-fahrt-Forschungsprogramm, das je gestartetwurde – mit über 600 Partnern. Es hat sechs so-genannte Integrated Technology Demonstrators(ITDs) und einen Technology Evaluator umfasst.Im Rahmen des ITD SAGE (Sustainable And GreenEngines) wurden fünf Triebwerks-Demonstratorenin unterschiedlichen Leistungsklassen und fürverschiedene Marktsegmente aufgebaut undgetestet. Einen Demonstrator hat die MTU ver-antwortet – SAGE 4. Zusammen mit Partnernwurde der Getriebefan weiterentwickelt, insbe-sondere durch zukunftsweisende Verdichter- undTurbinentechnologien. Das Programm wurde2008 gestartet und hat eine Laufzeit bis 2017.Seine Fortschreibung findet es in Clean Sky 2,das seit 2014 läuft und bis 2020 für die MTU einwichtiges Technologie-Förderprogramm ist. DieMTU hat hier ihre Rolle ausgebaut und agiert alseines von 16 Lead-Unternehmen (OEMs). Gear-beitet wird an zwei Demonstratoren, um Techno-logien für die nächste Generation von Getriebe-fan-Triebwerken zu entwickeln und zu testen. DieMTU konzentriert sich wieder auf die Komponen-ten Verdichter und Turbine.

LuftfahrtforschungsprogrammBeim Luftfahrtforschungsprogramm (LuFo) derDeutschen Bundesregierung ist die MTU ein in-dustrieller Hauptpartner. Sie arbeitet mit Univer-sitäten und Instituten zusammen und konzentriertsich auf die Entwicklung neuer Technologien fürHochdruckverdichter und Niederdruckturbinen,um deren Wirkungsgrad weiter zu erhöhen. LuFo-Fördergelder haben bereits bei der Entwicklungder erfolgreichen GTF-Technologien der MTUeine wesentliche Rolle gespielt und auch bei derOptimierung von Blisk-Fertigungsverfahren.

ENOVALENOVAL (ENgine mOdule VALidators) wurde2013 gestartet, ist auf vier Jahre ausgelegt undsteht unter der Leitung der MTU. 35 europäischePartner aus Industrie, Forschung und Lehre ent-wickeln neue Technologien für Niederdruckkom-ponenten für mittlere, große und sehr großeTurbofans, um eine CO2-Reduzierung um bis zu

LEMCOTECIm Rahmen von LEMCOTEC haben 35 europä-ische Partner an einer weiteren Steigerung desGesamtdruckverhältnisses gearbeitet, um denthermischen Wirkungsgrad zukünftiger Triebwer-ke weiter zu verbessern. Die MTU beschäftigtesich mit Auslegung, Aufbau und Test eines neuenHochdruckverdichters, der sich durch ein bisherunerreichtes Druckverhältnis, leichtere Hoch-temperaturwerkstoffe sowie ein fortschrittlichesSekundärluftsystem auszeichnet.

E-BREAKDas EU-Technologieprogramm E-BREAK trägtdazu bei, den Brennstoffverbrauch und die CO2-Emissionen künftiger Antriebe weiter zu redu-zieren und die Lebensdauer zu verlängern. 42Partner entwickeln Komponenten und Triebwerks-systeme, wie Dichtungs-, Werkstoff- und Zu-standsüberwachungstechnologien, weiter. DasProgramm läuft unter dem 7. EU-Rahmenpro-gramm; gestartet wurde im Jahr 2012. Die MTUengagiert sich bei den Themenkomplexen An-streifsysteme, Simulationsmethoden, Entwicklungdes Leichtbauwerkstoffes Titanaluminid sowieTriebwerksüberwachung.

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Der Clean-Sky-Triebwerksdemonstrator SAGE 4 wurdezum Teil in München montiert.

Die MTU ist in den wesentlichen Forschungsvor-haben auf nationaler und internationaler Ebeneaktiv. Maßgeblich beteiligt ist sie am deutschenLuftfahrtforschungsprogramm sowie den EU-For-schungsprojekten Clean Sky, ENOVAL, LEMCO-TEC und E-BREAK.

fünf Prozent und eine Lärmminderung um bis zu1,3 dB zu realisieren. Erreicht werden sollendiese Einsparungen durch höhere Nebenstrom-verhältnisse zwischen 12:1 und 20:1 sowie einhöheres Gesamtdruckverhältnis zwischen 50:1und 70:1. Die MTU konzentriert sich auf die Inte-gration und Optimierung des Expansionssystemsbestehend aus den Komponenten Turbinenzwi-schengehäuse, Niederdruckturbine und Turbinen-austrittsgehäuse.

Die MTU pflegt eine enge Zusammenarbeit mitInstituten und Hochschulen. Davon profitierenbeide Seiten: Die grundlagenorientierte Arbeit derForschungseinrichtungen bekommt Praxisbezugund die MTU kann bei langfristigen Aufgaben-stellungen auf die Expertise der Wissenschaftlerzurückgreifen. Die Netzwerkstrategie stützt sichauf die Trendforschung und Entwicklung visio-närer Triebwerkskonzepte im Bauhaus Luftfahrt,die Konzentration der Grundlagenforschung beiwenigen Spitzeneinrichtungen sowie den bran-chenübergreifenden Erfahrungsaustausch mitExperten.

Bauhaus Luftfahrt

Technologienetzwerk

Kompetenzzentren

Fraunhofer-Institute

Als international ausgerichtete Ideenschmiedeentwickelt das Bauhaus Luftfahrt innovative Lö-sungsansätze für Lufttransportsysteme der Zu-kunft. Die Experten erarbeiten unter anderemvisionäre Flugzeugkonzepte und untersuchen öko-logische Perspektiven der Luftfahrt, etwa alter-native Kraftstoffe, sowie revolutionäre Zukunfts-technologien und die gesellschaftspolitischenTreiber der Luftfahrt. Erfolgsfaktoren sind dasZusammenspiel der im Hause angesiedeltenDisziplinen sowie das Arbeiten in einem globalenNetzwerk aus Industrie und Forschung. Gegrün-det wurde das Systemhaus 2005 von den Unter-nehmen EADS, Liebherr-Aerospace, MTU AeroEngines und dem Freistaat Bayern; hinzugekom-men ist die IABG.

DLR-Institut TESIG Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrtplant in Augsburg ein Test- und Simulations-zentrum für Gasturbinen (TESIG) aufzubauen,das die MTU intensiv nutzen wird. Die Idee desneuen Zentrums ist, numerische Simulations-verfahren („Virtual Engine“) mit experimentellenVerfahren auf Prüfständen so zu validieren, dasszukünftige Auslegungen mit deutlich geringeremTestaufwand möglich sind. Dazu werden Hoch-leistungsrechner für hochauflösende und gekop-pelte Simulationen im Bereich der Aerodynamik,Strukturmechanik und Werkstoffmechanik be-schafft. Außerdem werden zwei moderne Prüf-stände errichtet. TESIG ist ein wichtiger Bausteinzur Stärkung der Forschungslandschaft „VirtualEngine“. Substanziell unterstützt wird das Vor-haben von der Bundesregierung und vom Frei-staat Bayern.

Die Zusammenarbeit mit verschiedenen Fraun-hofer-Instituten im gesamten Bundesgebiet istein Schwerpunkt der MTU-Kooperationen – ins-besondere bei Fertigungs- und Werkstofftechno-logien. Die Fraunhofer-Gesellschaft ist mit ihrenweitgefächerten Kompetenzen ideal aufgestellt,um für die MTU industrienahe Forschungsauf-träge zu bearbeiten.

Strategische Allianzen mit Forschungspartnernsollen die Innovationsfähigkeit der MTU langfristigsichern und die Verzahnung zwischen Hochschuleund Industrie weiter fördern. Durch frühzeitigePraxisnähe will die MTU kontinuierlich Nachwuchsqualifizieren. Mit führenden deutschen Hochschu-len und Forschungseinrichtungen hat sie sechsKompetenzzentren für spezielle Aufgaben ge-gründet. Bei der Auswahl der Partner wurde aufherausragende fachliche Qualifikation und lang-jährige Erfahrung geachtet: Die RWTH Aachenbeschäftigt sich mit den Bereichen Verdichter &Fertigung, das Deutsche Zentrum für Luft- undRaumfahrt (DLR) Köln mit Antriebssystemen, dieTechnische Universität München mit Bauweisen,die Universität der Bundeswehr München mit mili-tärischen Antrieben und die Universität Stuttgartmit Turbinen-Testing & Thermodynamik. DieLeibniz Universität Hannover und das Laser Zen-trum Hannover bearbeiten die Themenschwer-punkte Turbine & Maintenance Repair.

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Netzwerker: Die MTU setzt auf interdisziplinärenErfahrungsaustausch.

Von der engen Zusammenarbeit der MTU mit Hochschulen und Forschungseinrichtungen profitieren alle Seiten – auch der wissenschaftliche Nachwuchs.

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Bei der MTU erhält die grundlagenorientierte Arbeit von Forschungseinrichtungen Praxisbezug: Viele Studenten fertigen hier Forschungsarbeiten an.

Antriebe der Zukunft

Seit den 1960er-Jahren ist der Kraftstoffver-brauch von Triebwerken um mehr als 45 Prozentverringert worden. Zu dieser erfolgreichen Ent-wicklung hat die MTU maßgeblich beigetragenund will das auch weiterhin tun. Mit dem Getrie-befan realisieren die MTU und Pratt & Whitneyden zivilen Antrieb der Zukunft.

Die Zukunftstrends: Neue zivile Triebwerke wer-den noch größere Fans mit geringem Druckver-hältnis haben, um den Vortriebswirkungsgrad zuverbessern. Das erfordert konsequenten Leicht-bau und einen Flugzeugentwurf, der die größerenAbmessungen berücksichtigt. Im Inneren desTriebwerks werden die Drücke und Temperaturensteigen, um den Wirkungsgrad weiter zu opti-mieren. Das erfordert unter anderem neue Werk-stoffe und Beschichtungen. Weitere Optimierun-gen will man bei Zuverlässigkeit, Herstell- undInstandhaltungskosten erzielen. Darüber hinaus-gehende, langfristige Verbesserungen verspre-chen verteilte und integrierte Antriebe sowie einehocheffiziente Wärmekraftmaschine, z.B. mitVariable Cycle, rekuperativen Elementen, Kombi-prozessen oder hybriden Elementen.

Die MTU verfolgt alle technischen Möglichkeitenzur Verbesserung von Flugantrieben und prüftsie auf technische Realisierbarkeit, darunter auchelektrische Antriebssysteme. Aktiv unterstütztsie die Entwicklung alternativer Kraftstoffe. Aufabsehbare Zeit wird es zur Fluggasturbine – inweiter optimierter Version – als Antrieb großerVerkehrsflugzeuge keine Alternative geben.

Im militärischen Bereich werden unterschiedlicheAnwendungen eine Rolle spielen. Sie reichen von klassischen Turbofans mit niedrigem Neben-stromverhältnis für Kampfflugzeuge bis zu fort-schrittlichen Wellenleistungstriebwerken für Hub-schrauber und Turboprop-Flugzeuge, wie denMilitärtransporter A400M. Antriebe für unbe-mannte Flugsysteme bestimmen innerhalb derEU derzeit die militärische Technologie-Entwick-lung. Die MTU bringt ihre umfassende Expertiseein und arbeitet als zuverlässiger Partner maß-geblich an nationalen und internationalen Studienmit, etwa dem European Technology AcquisitionProgramme (ETAP).

Planetengetriebe: Clou desGetriebefans.

Hat eine große Zukunft – der Getriebefan.

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So könnte ein Flugzeug der Zukunft aussehen: Studie von Airbus.

Tradition verpflichtet Der Name MTU steht für Triebwerkstechnologieauf höchstem Niveau. Dank ihrer einzigartigenExpertise und Innovationsstärke hat sich die MTUdie Technologieführerschaft in wesentlichenBereichen erarbeitet und sich als verlässlicherPartner in der Branche etabliert. Damit das sobleibt, investiert sie in vielfältige technologischeAktivitäten, neue Produkte und Leistungen undstellt damit die Weichen für die Zukunft. DenFortschritt der Luftfahrt voranzutreiben ist fürdas deutsche Unternehmen eine Tradition, dieverpflichtet.

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Die Wissenschaftler des Bauhaus Luftfahrt haben ein neues, umfassendes Flughafen- und Flugzeugkonzept entwickelt: Ziel von „CentAirStation“ und„CityBird“ ist es, die Vorgabe der Europäischen Kommission für das Jahr 2050 zu erreichen. 90 Prozent aller Reisenden in Europa sollen dann inner-halb von vier Stunden von Tür zu Tür kommen.

Flughafen von morgen

Zukunftstrend: Das System eines Kampfflugzeugsist auf maximale Leistung in Extremsituationenausgelegt. Das Konzept der Variable Cycle Engineversucht mit Hilfe aktiver Systeme das Triebwerkindividuell auf verschiedene Betriebszuständeeinzustellen. Zu den notwendigen Entwicklungenzählen variable Komponenten (Nebenstromkanal,Fan oder Düse) oder verstellbare Bauteile (Leit-schaufeln). Die Herausforderung besteht darin,diese Systeme mechanisch und elektronischzuverlässig zu integrieren.

Auch im militärischen Bereich wird sich der Trendzu höheren Drücken und Temperaturen im Trieb-werk fortsetzen; neue Werkstoffe und Schicht-systeme sind auch hier der Wegbereiter zu leis-tungsfähigeren und haltbareren Triebwerken.Fortschritte bei der Datenermittlung, Weitergabeund Verarbeitung werden einen wesentlichen

Beitrag dazu leisten, dass die Verfügbarkeit künf-tiger militärischer Triebwerke steigt und ihre Be-triebskosten sinken.

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