Konsortium vernetzt die Zulieferer Mikroelektronik für den Flugzeug- und Triebwerksbau

Das vom Bundesforschungsministerium geförderte Verbundvorhaben „EEAS – Energy Efficient Aviation Solutions“ hat in zwei Workshops neue Wege und Einsatzmöglichkeiten von Mikroelek­tronik und Sensoren in der Flugzeug- und Triebwerksindustrie aufgezeigt, um effizienterer Luftfahrzeuge zu entwickeln.

Die Initiative für die energieeffiziente Um- und Ausrüstung von Fluggeräten (EEAS – Energy Efficient Aviation Solutions) ist eines von aktuell neun Foren aus dem BMBF-Förderprogramm „Zwanzig20 – Partnerschaft für Innovationen“. Die Verbundpartner von EEAS sind neben der Silicon Saxony Management GmbH (Koordinator) die Luftfahrtcluster Berlin Brandenburg Aerospace Allianz e.V. (BBAA), Hamburg Aviation e.V. (HAv), das Kompetenzzentrum für Luft- und Raumfahrttechnik Sachsen/Thüringen e.V. (LRT) sowie das Zentrum für Mikrotechnische Produktion (ZmP) der Technischen Universität Dresden.

Das Zwanzig20-Programm des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) verfolgt das Ziel, die in den neuen Bundesländern aufgebauten herausragenden wirtschaftlichen und wissenschaftlichen Kompetenzen durch überregionale und interdisziplinäre Kooperationen systematisch auszubauen.

Ziel von EEAS ist es, Unternehmen und Forschungseinrichtungen aus den Branchen Luftfahrt, Mikro-/Nanoelektronik, Mikrosystemtechnik sowie Informations- und Kommunikationstechnik zu vernetzen und so besonders klein- und mittelständische Unternehmen nachhaltig zu stärken und die Forschung dort zu unterstützen. Neben neuen Materialien wird der Fokus in dem Verbundvorhaben auf die Sensorik sowie die Elektrik- und Elektronikintegration gelegt. Damit soll vor allem die Energieeffizienz in der Luftfahrt gesteigert werden. Der erste Schritt war eine Analyse, welche Unternehmen als Akteure für das künftige Netzwerk angesprochen werden. Im nächsten Schritt sollen in Workshops und Konferenzen die Teilnehmer zusammengeführt werden, um später Kooperationen in der weiteren Entwicklung eingehen zu können. Sie präsentieren ihre Forschungsarbeiten und lernen die hohen Anforderungen der Luft- und Raumfahrtindustrie kennen. Zur Thematik „Energieeffiziente Mikroelektronik im Flugzeug- und Triebwerksbau“ fanden inzwischen zwei Workshops in Dresden und Wildau statt.

Vertreter der Luftfahrt- und Triebwerksindustrie erläuterten dort den Ist-Stand des Einsatzes von Mikroelektronik in Luftfahrzeugen und gingen auf die künftigen Anforderungen ein. Dabei wurde deutlich, dass nicht nur in den Endprodukten hochentwickelte elek­tronische Komponenten verbaut werden, sondern bereits im Entwicklungsprozess spezifische Bauelemente, vor allem Sensoren, in Simulatoren und Prüfständen benötigt werden.

Höchste Anforderungen bei Triebwerken

Die rauen Umgebungsbedingungen für Sensoren und Elektronik erläuterte René Köhler vom größten europäischen Triebwerkshersteller Rolls Royce den Zuhörern in einem der Vorträge. Die mikroelektronischen Komponenten müssen in einem Temperaturbereich zwischen –80 und +80 °C arbeiten. In Hochtemperaturbereichen können es aber auch weit über 400 °C sein. Dort werden beispielsweise spezielle Kabel eingesetzt, deren Isolierung mit hochreinem Magnesiumoxid-Pulver gefüllt ist. Das Magnesiumoxid hat einen Schmelzpunkt von 2800 °C.

Probleme stellen bei den heute eingesetzten Kabeln der Kabelbruch in Folge starker Vibrationen und die Abnahme des Isolationswiderstandes um den Faktor 4 bis 10 pro 100 °C Temperaturzunahme dar. Des Weiteren müssen die eingesetzten Bauteile höhentauglich, resistent gegen Vibrationen und trotzdem preiswert sein. Höhentauglichkeit bedeutet vor allem, dass sie die in Reiseflughöhen um die 10.000 m ein- bis zu 300-mal höhere harte kosmische Strahlung tolerieren.