Der Verkehrssektor ist mit rund 20% CO2-Austoß der drittgrößte Verursacher von Treibhausgasemissionen in Deutschland. Ein großer Anteil entfällt dabei auf den Gütertransport mit LKW. Der vielfach aus kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) bestehende Kombinierte Verkehr (KV), also die Kombination der Verkehrsträger Straße, Wasserstraße und Schiene, hat das Potential, den CO2-Austoß deutlich zu senken. Allerdings ist der KV heute aufgrund höherer Transportzeiten und ‑kosten oft nicht konkurrenzfähig. Grund hierfür sind maßgeblich die Zeitverluste und Kosten für den Umschlag auf den Terminals. Ein geringer Anteil an Direktumschlägen und zugleich lange und unproduktive Wartezeiten für LKW werden vor allem durch eine unzureichende logistische Planung und Steuerung, insbesondere der Portalkrane als zentrale Arbeitssysteme, verursacht. Ziel des Vorhabens ist es entsprechend, zum einen Durchlaufdiagramme und Betriebskennlinien für Portalkrane als Grundlage für eine modellbasierte Steuerung auf KV‑Terminals zu entwickeln. Zum anderen soll im Vorhaben ein geeignetes System entwickelt werden, um LKW-Ankünfte zu planen und zu steuern. Der Arbeitsplan sieht dazu vor, 1. Referenzprozesse an KV-Terminals aufzunehmen und grundlegende Definitionen von Auftragsarten bzw. Zeitanteilen abzuleiten, 2. Betriebskennlinien und grundlegende Wirkzusammenhänge für KV-Terminals zu modellieren, 3. aus den Modellen ein Vorgehen zur Termin- und Kapazitätsplanung abzuleiten, 4. ein einfaches Monitoring- sowie Auslastungs- und Buchungssystems prototypisch umzusetzen. Dieses System soll auf die vielen KMU des KV zugeschnitten sein und nur vergleichsweise einfache Anforderungen an Datenbedarf, Softwaresysteme und Handhabung stellen. KMU können die Modelle und das Access Management System nutzen, um die Wartezeiten der LKW zu verringern, den Anteil der Direktumschläge zu erhöhen sowie Durchlaufzeit und Zuverlässigkeit der Schiffs- und Zugabfertigung zu verbessern.

Die additive Fertigung (AM) bietet im Vergleich zu herkömmlichen Fertigungsverfahren eine hohe Designfreiheit. Bislang wird dies jedoch noch nicht in vollem Umfang für die Herstellung hochwertiger Produkte in der Luftfahrt und im Energiesektor genutzt. BRAVE zielt daher darauf ab, einen integrierten digitalen Rahmen für die Optimierung der AM-Lieferkette zu schaffen, und dabei insbesondere die Oberflächenqualität zu erhöhen. Auf deutscher Seite soll eine kamerabasierte Sensorik entwickelt werden, die während des AM-Prozesses eine in-situ Rauheitsvermessung insbesondere von innenliegenden, schwer zugänglichen Bereichen erlaubt. Das Teilvorhaben BRAVE-TUHH umfasst das Design und die Fertigung von Testgeometrien für die Rauheitsuntersuchungen, sowie die experimentelle Ermittlung rauheitsoptimierter Prozessparameter. Anschließend werden Komponenten entwickelt, die eine Integration der Lichtfeldkamera als Sensor in einer PBF-LB/M-Anlage (pulverbettbasiertes Schmelzen von Metallen mittels Laserstrahl) ermöglichen, sowie die Inbetriebnahme und Funktionstests der modifizierten Anlage. Es erfolgen Vergleichsmessungen zur Validierung der neuartigen Rauheitssensorik. Projektpartner: Raytrix GmbH, Kiel Assozierter Projektpartner: Ampower GmbH & Co. KG, Hamburg

Das Forschungsvorhaben „Lernendes Galley-Catering-System (LGCS)“ verfolgt innerhalb der Programmlinie (D) „Industrie 4.0 / Künstliche Intelligenz“ im Fachbereich (1) „Passagierfreundliche und ökoeffiziente Kabine“ das förderpolitische Ziel 3, d.h. eine „leistungsfähige und effiziente Luftfahrt“. Gesamtziel des Vorhabens LGCS ist der Entwurf eines selbstlernenden Galley-Catering-Systems (LGCS), das für Bordvorräte innerhalb der Kette Caterer, Fluggesellschaft, Kabinenbesatzung und Passagier pro Flugroute Daten erzeugt und kommuniziert, daraus lernt und aktiv Entscheidungen trifft. Das künstlich intelligente System nutzt dazu heute in der Kabine und am Boden verfügbare Konnektivität; und auch die in früheren Vorhaben für die Geschäftsprozesse der Fluggesellschaften standardisierten Kabinennetzwerke. Das Lernen findet zum Beispiel in den Bordküchen statt. Dazu werden Informationen vom Boden und aus dem Flugzeug empfangen und verarbeitet. Das LGCS sendet Entscheidungen für das Catering, den Bordservice und die Funktionsbereitschaft des Systems an die Interessensbeteiligten zurück. Für den komplexen Cateringprozess wird die Lufthansa Technik AG (LHT) das gesamte Wertschöpfungsnetzwerk einbeziehen und vertreten, um zukünftig durch eine heute mögliche reichhaltige Kommunikation (im und mit dem Flugzeug) die generierten Daten und Informationen aus den beiden abhängigen Bereichen Passagierservice und Cateringprozess für die Datenanalyse und das maschinelle Lernen nutzen zu können. Daten und Informationen sollen innerhalb der Flugzeugkabine für künstlich intelligente Bordküchen des Partners SAFRAN Cabin Germany (SCG) bereitgestellt und genutzt werden. Damit lernt ein Flugzeug erstmals seinen eigenen Cateringbedarf und seine Funktionstüchtigkeit der Systeme kennen. Ein solches System soll auch im Retrofit nachgerüstet und gewartet werden können. Die Technische Universität Hamburg (TUH) liefert zu diesem Vorgehen Wissen, Werkzeuge, Methoden und Technologie für den Entwurf von Architekturen zur Digitalisierung in der Luftfahrt bei künstlich intelligenten und damit leistungsfähigen und effizienten Kabinensystemen.

The BMWi-sponsored project HyMOTT-MOTiON deals with the development and application of simulation tools for the hydrodynamic analysis and optimization of offshore vessels for the transport and installation of offshore structures. The vessels feature compact propulsion and manoeuvring devices which show intense interaction with the hull. This essentially limits the operation conditions for various scenarios and concerns especially the dynamic positioning capabilities in challenging environmental and operational conditions, enforces additional resistance and increases vibrations and noise which bother the crew and lead to wear of the vessels components. For this purpose methods should be developed and combined for practical application.

Das internationale Kooperationsprojekt LitEndo plant eine Erschließung des geometrischen LMM-Potenzials für osseointegrative Strukturen in patientenindividuellen Hüftpfannen. Dadurch wird eine neue Generation von Revisionspfannen herstellbar sein, die speziell an die Bedürfnisse der Patienten angepasst sind und gleichzeitig eine bessere Osseointegration wie auch hohe Bio-Kompatibilität aufweisen. Dabei wird durch die geringere Schichtstärken (im Vergleich zu L-/E-PBF) bei der Fertigung eine höhere Oberflächengüte erreicht, wodurch selbst Gewinde direkt mitgedruckt werden können und Funktionsflächen einer geringeren Nachbearbeitung bedürfen. Dadurch können direkte Kosteneinsparungen entlang der Prozesskette und ein attraktiverer Business-Case realisiert werden. Als Materialien werden biokompatible Titanlegierungen sowie der Industriestandard CoCrMo betrachtet. Im Teilprojekt des ISM wird an der TUHH die Wärmebehandlungsstrategie der LMM-Bauteile entwickelt. Hierbei liegt der Fokus auf dem Erreichen markttypischer Anforderungen. Dies betriff vor allem die chemische Zusammensetzung und Verunreinigungen im gesinterten Bauteil. Projektpartner: Back to Mobility GmbH, Hürth; amsight GmbH, Hamburg; Institut für Korrosionsschutz Dresden GmbH, Dresden; Incus GmbH, Wien

Die Verwendung von Wasserstoff als Energieträger in der Luftfahrt eröffnet neue Möglichkeiten im Hinblick auf nachhaltiges und klimaneutrales Fliegen. Mit der Entwicklung erster Demonstratoren die auf dieser Technologie aufbauen, müssen zur Sicherung der Luftfahrttüchtigkeit alle entsprechenden Komponenten inklusive Wasserstoff-Befüllung auch unter Realbedingungen getestet werden. Aktuell existieren jedoch keine für Luftfahrtanwendungen ausgelegten Prüfverfahren und Prüfstände welche die Tests zur Zertifizierung solcher Bauteile erlauben, da insbesondere die von Wasserstoff ausgehende Explosionsgefahr bei bestehenden Prüfanlagen oftmals nicht berücksichtigt ist. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist daher die ganzheitliche Betrachtung von Tests mit Wasserstoff-Komponenten in der Luftfahrt von der Entwicklung bzw. Anpassung von Prüfsystemen bis hin zur methodisch unterstützten Durchführung von Demonstrator-Versuchen. Als Anwendungsbeispiel dienen existierende Versuchsumgebungen zur dynamischen Prüfung von Testkörpern. Aufbauend auf einer Analyse aktueller Normen und Vorschriften werden in diesem Vorhaben Gefahrenstufen entwickelt, entsprechende Anforderungen definiert und Wasserstoffkomponenten quantitativ kategorisiert, um darauf aufbauend entsprechende Prüfstrategien und Handlungsableitungen zu erarbeiten. Abschließend soll die Umsetzung eines Konzepts an einer bestehenden Prüfanlage und damit die Demonstration bzw. Validierung der Umsetzbarkeit erfolgen.

Das Verbundprojekt Sektionsmontage und Systeme (SeMoSys) hat die Zielsetzung, die weitgehend automatisierte Sektionsmontage mit partieller Systeminstallation zu entwickeln. Innovative Flugzeug-Architektur und Bauweise sollen mit einem Neuprogramm umgesetzt werden. Die integrierende Betrachtung von Struktur und System bietet sowohl im Herstellprozess als auch im Engineering Potentiale für die leistungsfähige und effiziente Luftfahrt. Innovation ist die gesamtheitliche Konzeption und Validierung. Es sollen Montageaufwände um 20% und Durchlaufzeiten um 15% reduziert werden. Die Entwicklungsstränge von SeMoSys beinhalten: 1) Die automatisierte Sektionsmontage mit Systeminstallation mit den Aspekten der Digitalisierung, Mensch-Maschine Interaktion, Ergonomie mit der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung. 2) Die interferierende Bauweise mit innovativen Design- und Architekturkonzepten, die ATA-übergreifende Betrachtung, Anbindungskonzepte und Toleranzen. 3) Die methodische, vergleichende Betrachtung Aerostructure/ non Aerostructure mit einer bottom up Analyse. den Aspekten und Chancen durch Modularität.

Ziel des Gesamtverbundes ist der Machbarkeitsnachweis eines flugmechanisch optimierten vollelektrischen Heckauslegers für einen Haupt-/Heckrotor-Hubschrauber. Drehmomentausgleich und Giersteuerung werden von elektrischen Systemen übernommen, die den Antrieb über Wellenanlage/Zwischengetriebe bzw. die Steuerung über das Hydrauliksystem ersetzen. Die TUHH unterstützt dabei die Auswahl und Bewertung möglicher Systemarchitekturen. Diese Systemarchitekturen werden Sicherheitsanalysen unterzogen, sodass die Konformität der Konzepte mit den Zulassungsvorschriften der zivilen Luftfahrt sichergestellt wird. Um katastrophale Auswirkungen von Fehlern zu vermeiden, wird die TUHH Redundanzkonzepte des Antriebs und der Blattsteuerung erstellen, sowie Möglichkeiten der Zustandsüberwachung und Fehlererkennung entwickeln. Durch die anschließende Simulation von Fehlerfällen werden Erkenntnisse über den degradierten Betrieb gewonnen. Um geeignete Randbedingungen und Parameter für die Simulation zu erhalten arbeitet die TUHH an der flugmechanischen Simulation mit. Somit können optimale Betriebsparameter ermittelt werden. Die finale Bewertung stützt sich auf Versuche an einem Heckausleger-Iron-Bird, welcher aus SH09 Komponenten besteht. Die Versuche am Technologiedemonstrator werden von der TUHH unterstützt, um die Annahmen der Simulationsmodelle zu bewerten und eine Überprüfung des Redundanzkonzepts durchzuführen.

Im Zuge der Dekarbonisierung des Verkehrssektors besteht ein großes Interesse an einer zunehmenden Elektrifizierung von Flugzeugen im Allgemeinen und des Antriebstranges im Speziellen. Der Trend geht hierbei in Richtung der Nutzung von Wasserstoff als primärer Energieträger. Um die technische Realisierbarkeit eines brennstoffzellenbetriebenen Flugzeugs mit elektrischem Antriebsstrag zu untersuchen, soll im Rahmen des Projektes am ZAL (Zentrum für Angewandte Luftfahrtforschung) ein skalierter Versuchsstand einer Antriebseinheit entstehen. Aus elektrischer Sicht besteht der Antriebsstrang aus Energiespeichern, insbesondere der Brennstoffzelle und unterstützenden Batterien, einer Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsstrecke, einem Elektromotor und leistungselektronischen Umrichtern. Neben dem Entwurf und der Bewertung unterschiedlicher elektrischer Systemkonzepte sind die Entwicklung von geeigneten Betriebsstrategien im Rahmen des Energiemanagements und die Ausarbeitung von Regelkonzepten für die leistungselektronischen Umrichter für einen stabilen und robusten Betrieb Gegenstand der Forschung. Der Prüfstand dient hierbei zur praktischen Validierung und Absicherung der aus den Simulationen gewonnenen Erkenntnisse.