Das Institut für Frontier Materials erforscht, entwickelt und erprobt nachhaltige, digital integrierte und resiliente Lösungen für die Luft- und Raumfahrt, Energie, Verkehr und Sicherheit entlang aller technologiegetriebenen Entwicklungsstufen bis hin zur Systemintegration.
Ressourcenschonung, technologische Souveränität, Wettbewerbsfähigkeit und Zeitenwende sind Beispiele akuter gesellschaftlichen Herausforderungen. In diesem Kontext, benötigen steigende Anforderungen einen integrativen Entwicklungsansatz, in der die Systemfähigkeit in den Fokus rückt. Darüber hinaus zeichnet sich eine signifikante Beschleunigung der Innovationsprozesse ab, die primär durch die Digitale Transformation angetrieben wird.
Entwicklungszeiten werden deutlich verkürzt
Dies erfolgt mittels Integration von Prüf- und Fertigungsanlagen, KI-Methoden, robotischen Systemen und Datenmanagementsysteme mit dem Ziel die Dauer von Markteinführungszeiten um mindestens 50% zu verringern.
Hervorzuheben ist hierfür die autonome Datenerhebung durch Experimente in Schwerelosigkeit, die zur Präzisierung von mehrskaligen Simulationen beiträgt, z.B. zur Erhöhung der Robustheit von Fertigungsprozesse wie der 3D-Druck metallischer Komponenten. Darüber hinaus schafft das Institut gemeinsam mit Industriepartnern innerhalb der DLR Quantencomputing-Initiative die Voraussetzungen für Simulationen mit verbesserter Qualität, die die Reifung neuer Anwendungen für die Luft- und Raumfahrt durch Virtualisierung der Entwicklungskette beschleunigt.
Die Entwicklung und Testung von 3D-gedruckten Komponenten für klimaverträgliche Luft- und Raumfahrtantriebe und Satelliten, Leichtbaustrukturen für wiederverwendbare Träger und energieeffiziente Flugzeuge sowie neue Materialien für akustische und thermische Isolierung sind einige der Anwendungsfälle, die hier betrachtet werden.
Umfassende Anwendungsfälle in der Luft- und Raumfahrt sowie in Sicherheit und Verteidigung
Unter den konkreten Anwendungen, die das Institut auf diesem Gebiet erforscht, sind Schutzschichten für Luftfahrtantriebe und Hyperschallflugkörper, Fertigung/Repair mittels 3D-Druck auf der Erde und im Weltraum inklusive „In-Situ-Ressource-Utilization“ (ISRU) zu nennen.
Darüber hinaus werden technologische Lösungen für neue, multifunktionale Anwendungen entwickelt. Dazu gehört die Integration von Korrosionsschutz sowie physikalische und sensorische Funktionalitäten. Zu den Anwendungszielen zählen autarke und flexible Sensoren, Systeme zur Energieumwandlung und -speicherung (z. B. Supercaps zur Energieversorgung von Satelliten) sowie Hochtemperaturwerkstoffe für den thermischen und Strahlenschutz wiederverwendbarer Raumfahrtträger und Hyperschallstrukturen.
Das Institut betreibt Plattformen unter realitätsnahen Erd- und Raumfahrtbedingungen, die Methoden wie KI-basierter Analytik- und Simulationssyteme, robotergestütztes Testing, hochauflösende mehrskalige in-situ Analytik, Großanlagen für Materialverarbeitung teil- oder vollständig integrieren. Insbesondere die Forschung unter Weltraumbedingungen auf Raumstationen, Parabelflügen und Höhenforschungsraketen, u.a. der DLR-Höhenforschungsrakete MAPHEUS®, stellen einzigartige Plattformen für nachhaltige Technologien dar.
Das Institut stellt sich vor
Wir erforschen und entwickeln Werkstoffe entlang aller Entwicklungsstufen und treiben durch interdisziplinäre Schwerpunkte nachhaltige, digital integrierte und resiliente Materiallösungen bis hin zur Systemintegration und Technologietransfer gezielt voran. Die Forschungsaktivitäten des Instituts sind systematisch entlang der vier Hauptstufen der Werkstoffentwicklungskette ausgerichtet, nämlich Design, Development, Demonstration und Deployment.
Video: Das neue Institut für Frontier Materials auf der Erde und im Weltraum wird von den kommissarischen Direktoren Prof. Dr. Guillermo Requena und Prof. Dr. Daniela Zander vorgestellt (engl.)
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Video: Das neue Institut für Frontier Materials auf der Erde und im Weltraum wird von den kommissarischen Direktoren Prof. Dr. Guillermo Requena und Prof. Dr. Daniela Zander vorgestellt (engl.)
Wir erforschen und entwickeln Werkstoffe entlang aller Entwicklungsstufen und treiben durch interdisziplinäre Schwerpunkte nachhaltige, digital integrierte und resiliente Materiallösungen bis hin zur Systemintegration und Technologietransfer gezielt voran. Die Forschungsaktivitäten des Instituts sind systematisch entlang der vier Hauptstufen der Werkstoffentwicklungskette ausgerichtet, nämlich Design, Development, Demonstration und Deployment.
