Quelle: DLR (CC BY-NC-ND 3.0).
Der Bedarf nach kosteneffektiven und effizienten Transportsystemen und der notwendige schonende Umgang mit Ressourcen und Umwelt stellen die Luftfahrt aktuell vor große Herausforderungen. Den Luftstrahlantrieben kommt eine Schlüsselposition bei der Erfüllung der ehrgeizigen Zielsetzungen hinsichtlich der Emissionsreduzierung des Luftverkehrs zu. Das Institut für Bauweisen und Strukturtechnologie (BT) deckt mit seinen vielfältigen Kompetenzen einen wichtigen Bereich der Turbomaschinenforschung im DLR ab. Triebwerksstrukturen und Bauweisen für Strukturen im Triebwerk gehören zu den traditionellen Arbeitsgebieten des Institutes. Bereits 1976 bis 1979 wurden Schaufeln aus faserverstärktem Aluminium für das J79 Triebwerk in einer speziellen, fasergerechten Bauweise als Schlaufenschaufel entwickelt.
Heutige Schwerpunkte im Institut sind zum einen die numerischen Methoden, die den Bogen vom Werkstoff über die Komponentenauslegung bis hin zur Gesamtsystembetrachtung spannen. Besonders hervorzuheben sind hier die Aktivitäten im Bereich der multidisziplinären Auslegung und Optimierung von Triebwerksstrukturen, die in eine etablierte DLR-interne Kooperation mit den Instituten für Antriebstechnik (DLR AT), Aeroelastik (DLR AE) und Werkstoff-Forschung (DLR WF) eingebettet sind und auch über das DLR hinaus eine hohe Sichtbarkeit im Bereich der Turbomaschinenforschung aufweisen.
Ein weiterer Schwerpunkt liegt nach wie vor auf der Entwicklung von Bauweisen und Herstellverfahren für hochbelastete Triebwerksstrukturen, beispielsweise in Verdichtern, Brennkammern oder Turbinen. Dies betrifft Strukturen aus Metall, faserverstärkte Materialien (Kunststoffe oder Keramiken) oder in hybriden Bauweisen, inklusive der Fertigung dieser Strukturen selbst. Aber auch Baugruppen außerhalb des eigentlichen Gaskanals wie z. B. Verstellringe oder Schubumkehrsysteme gehören zu den betrachteten Komponenten. Zusammenfassend ist das Ziel der Arbeiten, für eine definierte strukturelle Anforderung eine optimale Antwort in Form eines Strukturbauteils unter Berücksichtigung von Material, Bauweise und Herstellverfahren anbieten zu können.
Die zur Herstellung dieser Strukturen benötigten Fertigungsverfahren und Kompetenzen sind in großen Teilen im Institut vorhanden. Da nicht jede Fertigungstechnologie selbst beherrscht werden muss und auch nicht im Sinne von Anlagentechnik vorgehalten werden kann, wird das Fertigungsportfolio des Instituts durch den Zugriff auf Kapazitäten und spezielle Kompetenzen im DLR selbst (Systemhaus Technik, ShT) oder durch externe Fertigungsbetriebe ergänzt. Die zur Bewertung der hergestellten Komponenten angewandten analytischen Methoden und Testverfahren sind im Institut BT bzw. dem Partnerinstitut WF umfangreich vorhanden.
Zwischen den beiden Bereichen Simulation („Digitaler Zwilling“) und Bauteil („Realität“) lässt sich über den physikalischen Test und die dadurch mögliche Validierung bzw. Verfeinerung der eingesetzten numerischen Methoden und Werkzeuge eine Brücke schlagen, die grundsätzlich dem Ansatz der „Virtual Engine“ entspricht. Dieses Themenfeld führt zu neuen Schwerpunkten, denen sich das Institut mit seinen laufenden und zukünftigen Aktivitäten stellt und welche sich so auch in der Ausrichtung der gesamten Forschungsaktivitäten des DLR wiederfinden. Hierzu zählen unter anderem „Virtuelles Testen“ zur Unterstützung der virtuellen Zulassung und Zertifizierung und letztendlich der Gesamtantritt zum „Virtuellen OEM“ unter Zusammenwirkung aller beteiligten DLR-Institute.