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Hamburg baut seine internationale Kompetenz in der Luftfahrtforschung aus
DLR verhandelt über Standort in Sachen-Anhalt
Deutsches Zentrum für Luft-und Raumfahrt eröffnet zwei Institute am ZAL

Mit der Eröffnung zweier Institute des DLR in Hamburg unterstreicht die Hansestadt ihren Exzellenzanspruch in  der Luftfahrtforschung national und international. Im Beisein von zahlreichen Ehrengästen, darunter Hamburgs Erster Bürgermeister Olaf Scholz, wurden die neuen Forschungsinstitute im ZAL Zentrum für Angewandte Luftfahrtforschung auf Finkenwerder aus der Taufe gehoben. Das Institut für Systemarchitekturen in der Luftfahrt wird sich vor allem auf die digitale Entwicklung von zukünftigen Flugzeugtypen und die Übertragung in neuartige Produktionsprozesse konzentrieren („Digitales Flugzeug“). Das Institut für Instandhaltung und Modifikation bündelt die Forschung rund um den Flugzeugbetrieb und wird sich auf die Entwicklung von neuen Wartungs- und Datenauswertungsmethoden spezialisieren („Digitaler Zwilling“). Unterdessen berichtet die in Magdeburg erscheinende "Vollksstimme" das DLR plane den in der Insolvenz befindlichen Flugplatz Cochstedt übernehmen zu wollen. Die Gespräche zwischen Vertretern des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR), dem Insolvenzverwalter sowie den Eigentümern des Airports seien weit fortgeschritten, heißt es. Das DLR wolle dort Drohnen testen.

Für das DLR wäre Cochstedt kein Neuland. Bereits seit einigen Jahren nutzen die Wissenschaftler aus Braunschweig den Airport für Testflüge. Bisher stand vor allem im Fokus, den Treibstoffverbrauch von Passagierflugzeugen zu senken. Dass die Forscher dort bald Drohnen testen könnten, ist auch für die Flugzeugschmiede XtremeAir eine gute Nachricht, heißt es weiter in dem Blatt.

Europäisches Forschungsprojekt CORUS: Bodennahe Drohnen europaweit sicher betreiben

Unter der Leitung der "Europäischen Organisation zur Sicherung der Luftfahrt" (EUROCONTROL) bringt CORUS Experten aus der bemannten und unbemannten Luftfahrtpraxis sowie aus der Forschung und Wissenschaft zusammen. Gemeinsam werden die Partner in den kommenden zwei Jahren ein übergreifendes Konzept entwickeln, wie unbemannte Luftfahrtsysteme im untersten europäischen Luftraum in Zukunft betrieben und geführt werden sollten. "Dieses Konzept wird als Referenz dienen und die sichere Interaktion aller Luftraumnutzer in niedrigen Höhen ermöglichen", sagt der Leiter der DLR-Beteiligung Andreas Volkert. "Dazu werden auch gesellschaftliche und soziale Fragen berücksichtigt". Die in CORUS entstehenden Lösungen werden unter dem Gesichtspunkt einer möglichst breiten Akzeptanz entwickelt, damit unbemannte Luftfahrzeuge ihre Potenziale für Wirtschaft und Gesellschaft in Zukunft besser ausspielen können.

Das DLR-Institut für Flugführung wird in dem Projekt eine Sicherheits- und Risikobewertung von Flugszenarien erarbeiten. "Dabei sind insbesondere die Eigenschaften des Fluggebiets, wie Besiedlungs- und Luftverkehrsdichte, aber auch technische und meteorologische Einflüsse im Fokus", so Volkert, der am Braunschweiger DLR-Institut in der Gruppe Unbemannte Luftfahrtsysteme arbeitet. Aus der Risikobewertung werden zusätzliche Sicherheits-Anforderungen für unbemannte Luftfahrzeuge im unteren Luftraum abgeleitet. Um eventuelle Zwischenfälle besser verstehen und rückmelden zu können, entwickeln die Forscher zudem Richtlinien und Meldungsabläufe.

Das Projekt CORUS ist Teil des Europäischen SESAR Programms (Single European Sky ATM Research Programme), einer von der Europäischen Kommission und EUROCONTROL ins Leben gerufenen Initiative zur Vereinheitlichung, Harmonisierung und Synchronisierung der Dienste im Rahmen des europäischen Flugverkehrsmanagements.

Die Luftfahrt der Zukunft steht vor der großen Herausforderung, ihre Emissionen deutlich zu senken.

Die Digitalisierung der Luftfahrt eröffnet dafür neue Wege, schon in der Designphase effizienterer Flugzeuge das Gesamtsystem Luftfahrt zusätzlich effizienzsteigernd mitzudenken und später im Betrieb die passgenaue und kosteneffektive Wartung zu revolutionieren. Mit dem Institut für Systemarchitekturen in der Luftfahrt und dem Institut für Instandhaltung und Modifikation bündelt und erweitert das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) nun die Forschungsaktivitäten zur Digitalisierung der Luftfahrt, die  vom ersten digitalen Flugzeugentwurf bis zur simulierten Außerdienststellung reicht. Die DLR-Vorstandsvorsitzende Prof. Pascale Ehrenfreund und der DLR-Luftfahrtvorstand Prof. Rolf Henke eröffneten jetzt in Hamburg gemeinsam mit Dirk Wiese, Parlamentarischer Staatssekretär im Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, und Olaf Scholz, Erster Bürgermeister und Präsident des Senats der Freien und Hansestadt Hamburg, beide DLR-Institute im Zentrum für angewandte Luftfahrtforschung (ZAL).

"Wir freuen uns nun auch in Hamburg an einem der weltweit größten Standorte der zivilen Luftfahrt mit zwei neugegründeten DLR-Instituten vertreten zu sein und im ZAL eng mit unseren Industriepartnern in der anwendungsorientierten Forschung zusammenzuarbeiten", sagt Prof. Pascale Ehrenfreund anlässlich der Eröffnung. "Die beiden neuen Hamburger DLR-Institute sind tragende Pfeiler unter dem "Dach der Digitalisierung der Luftfahrt" , denn sie werden es ermöglichen, die Komplexität von Luftfahrzeugen über den gesamten "digitalen Faden", vom Entwurf, über Produktion und Betrieb bis hin zur Ausserbetriebsetzung abzubilden", betont Prof. Rolf Henke.

Digitaler Entwurf und digitaler Zwilling

Das Institut für Systemarchitekturen in der Luftfahrt untersucht dabei schwerpunktmäßig die Themen digitaler Entwurf und dessen Verbindung zur digitalen Produktion, um Luftfahrzeuge mithilfe digitalisierter Prozesse ideal auslegen und fertigen zu können ("Digitales Flugzeug"). Dabei rücken die Wechselwirkungen zwischen einzelnen Systemebenen in den Fokus der Forschung. Denn das komplexe System Luftfahrt besteht aus vielen Bereichen, die perfekt aufeinander abgestimmt sein müssen - vom Lufttransportsystem als Ganzes über das einzelne Flugzeug bis hin zur Produktion seiner Einzelteile.

Das Institut für Instandhaltung und Modifikation befasst sich mit dem Betrieb von Luftfahrzeugen, darunter vor allem mit der Weiterentwicklung von Instandhaltungsprozessen und –technologien sowie dem Lebenszyklusmanagement ("Digitaler Zwilling"). Dabei wird es erstmals den ganzen Wartungsprozess von der Untersuchung und dem Monitoring einer Struktur, über die Ableitung der Maßnahme bis hin zu deren Durchführung abdecken, wobei innovative Technologien wie Augmented Reality und 3D-Druck-Verfahren in den Fokus rücken.

Ergänzt wird die Arbeit beider Hamburger Institute durch Konzepte und Entwicklungen in den Bereichen Hochleistungsrechnen, Simulationsumgebungen und Softwaremethoden des Instituts für Softwaremethoden zur Produkt-Virtualisierung in Dresden. Das Institut für Test und Simulation für Gasturbinen, welches in Augsburg neu gegründet wurde, ergänzt das Portfolio um das "Virtuelle Triebwerk", die komplexeste Komponente im Flugzeug, die sich ihrerseits auf die Softwaremethoden aus Dresden stützt und bei den Instituten für Systemarchitekturen sowie Instandhaltung und Modifikation integriert wird.

"Indem wir Forschungseinrichtungen wie die beiden DLR-Institute für Instandhaltung und Modifikation sowie für Systemarchitekturen in der Luftfahrt institutionell unterstützen, stellen wir unserer Wirtschaft eine leistungsfähige Forschungsinfrastruktur zur Verfügung", sagt Dirk Wiese, Parlamentarischer Staatssekretär bei der Bundesministerin für Wirtschaft und Energie. "Wir wollen damit hier in Hamburg einen High-Tech-Schwerpunkt für Digitalisierung schaffen - ein Thema, das immer mehr in alle Wirtschaftsbereiche vordringt. Wir wollen dabei nicht nur nicht den Anschluss verlieren, sondern wir wollen, dass Deutschland bei der Digitalisierung eine führende Rolle spielt. Ich bin mir sicher, dass die beiden DLR-Institute hierzu große Beiträge liefern können."

Hamburg baut seine internationale Kompetenz in der Luftfahrtforschung aus

Hamburgs Erster Bürgermeister Olaf Scholz: „Wir freuen uns über die Entscheidung des DLR, Hamburg zu einem seiner Sitzländer zu machen. Aus der engen Kooperation von Wissenschaft und Wirtschaft entstehen Innovationen, die zukunftsweisend für die gesamte Branche sein werden. Das ZAL ist ein Ort für innovative Ideen, aus denen am Ende neue Produkte für die Luftfahrtindustrie entstehen.“

„Wir freuen uns nun auch in Hamburg an einem der weltweit größten Standorte der zivilen Luftfahrt mit zwei neugegründeten DLR-Instituten vertreten zu sein und im ZAL eng mit unseren Industriepartnern in der anwendungsorientierten Forschung zusammenzuarbeiten“, sagt Prof. Pascale Ehrenfreund anlässlich der Eröffnung.

Die neuen Institute werden in den kommenden Jahren mit jährlich zehn Millionen Euro im Rahmen der gemeinsamen Bund-Länder-Finanzierung gefördert, zu der die Stadt Hamburg einen Sitzlandbeitrag von rd. 1,6 Millionen Euro pro Jahr leistet. Darüber hinaus stellt die Stadt in der Aufbauphase bis Ende 2018 weitere zwei Millionen Euro für Investitionen zur Verfügung.

Für die industrienahe Forschung ist eine sehr enge Zusammenarbeit mit den relevanten Unternehmen aus Industrie und Mittelstand erforderlich. Aus diesem Grund ist das Institut im ZAL beheimatet. Das DLR hat hier die Möglichkeit, gemeinsam mit einer Vielzahl von Industriepartnern aus dem Luftfahrtbereich, darunter sowohl Airbus und Lufthansa Technik als auch Zulieferer und Start-Ups, im selben Gebäude und an gemeinschaftlich genutzten Großversuchsträgern zu forschen.

Eine enge Abstimmung der aufzubauenden Forschungskompetenz für eine bestmögliche Verwertbarkeit der Forschungsergebnisse bei den Industriepartnern hat bereits begonnen. Über die regionale Vernetzung hinaus wird partnerschaftliche Forschung mit einer Vielzahl deutscher und internationaler Unternehmen angestrebt.

Das ZAL – Hamburgs Zentrum für Angewandte Luftfahrtforschung – ist das technologische Forschungs- und Entwicklungsnetzwerk der zivilen Luftfahrtindustrie in der Metropolregion Hamburg. In enger Abstimmung mit dem Luftfahrtcluster Hamburg Aviation bündelt das ZAL die Technologiekompetenz der Hansestadt in einer zentralen Einrichtung und schafft so Synergieeffekte. Hierfür vernetzt das ZAL Industrie und Wissenschaft, etabliert eine anwendungsnahe Innovationskultur und stellt seinen Partnern modernste Infrastrukturen für Forschung und Entwicklung zur Verfügung.

Schmidt: "Noch mehr Schwung für unseren Luftfahrtüberfliegerstandort"

Seit letztem Jahr ist Hamburg nunmehr offiziell Sitzland des DLR, dank eines Beschlusses des Haushaltsausschusses des Bundestags wurden zwei der insgesamt sieben neuen Institute des Zentrums in Hamburg angesiedelt. Hamburg beteiligt sich an diesem Unterfangen in den ersten zwei Jahren mit insgesamt zwei Millionen Euro Anschubfinanzierung und wird ab 2018 jährlich einen Sitzlandbeitrag von 1,6 Millionen Euro an das DLR beisteuern. Die beiden neuen Einrichtungen – das Institut für Systemarchitekturen in der Luftfahrt und das Institut für Instandhaltung und Modifikation – werden sich insbesondere mit Fragen der Digitalisierung in der Luftfahrtforschung befassen.

Dazu Hansjörg Schmidt, Fachsprecher Wirtschaft und Innovation der SPD-Bürgerschaftsfraktion: "Der Luftfahrtstandort Hamburg ist international bereits jetzt ein Überflieger. Die geballte Kompetenz der ansässigen Wirtschaftsakteure der zivilen Luftfahrt macht es schwer, auf der Welt in ein Flugzeug zu steigen und dabei nicht irgendwie in Verbindung zu Hamburg zu stehen. Diese hervorragende Qualität wird nun auf Forschungsseite optimal durch die Eröffnung der beiden DLR-Institute ergänzt. Der Luftfahrtstandort Hamburg erhält so weiteren Schwung. Die Zukunft der Luftfahrt im digitalen Zeitalter wird künftig noch mehr durch unsere Stadt geprägt."

Tjarks: „Ritterschlag für Hamburgs Luftfahrtforschung“

Damit wird der Luftfahrtstandort Hamburg auch in der Forschung in strategisch wichtiger Weise aufgestellt. Der Forschungsschwerpunkt der Institute wird die Digitalisierung der Luftfahrt sein –  in diesem Zusammenhang spielt auch die Reduzierung von Emissionen eine große Rolle.

Dazu Anjes Tjarks, wirtschaftspolitischer Sprecher der Grünen Bürgerschaftsfraktion: „Hamburg als weltweit drittgrößter Standort der zivilen Luftfahrt erhält nun den Ritterschlag und wird in die wichtige Forschungsstruktur des DLR eingebettet. Damit rücken wir nicht nur als Standort weiter in den Vordergrund, sondern können auch in der strategischen Forschung in diesem Bereich Profil zeigen. Die neuen DLR-Institute werden klare Forschungsschwerpunkte auch zur Reduzierung von Emissionen in der Luftfahrt haben. Mit der Digitalisierung der Luftfahrt können am Computer effizientere Modelle konstruiert werden, die weniger Schadstoffe in die Luft pumpen und weniger Lärm verursachen. Aus diesem Grund sind diese Forschungsinstitute nicht nur für den Luftfahrtstandort Hamburg ein großer Gewinn, sondern auch für die Umwelt.

Airbus, Lufthansa Technik, der Flughafen und mehr als 300 weitere Unternehmen beschäftigen über 40.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter. Nur mit Forschung und Entwicklung in diesem Bereich können wir langfristig die führende Position Hamburgs in diesem Bereich  ausbauen.“

Arbeitsbereiche der neuen Institute im Detail

Das Institut für Systemarchitekturen in der Luftfahrt wird zunächst über drei Abteilungen verfügen, für die in den nächsten Jahren insgesamt rund 80 Mitarbeiter geplant sind: Die Abteilung für Flugzeugentwurf und Systemintegration erforscht Entwicklungsprozesse für virtuelle Produkte im Gesamtsystem Luftfahrt. Die digitale Durchgängigkeit und daraus folgend die Möglichkeit, die Grenzen zwischen den Teilsystemen aufzulösen, bergen dabei das Potenzial für innovative und potentiell revolutionäre Lösungen. Die Abteilung Automatisierung, Energie und Sicherheit untersucht darauf aufbauend die Integration von neuen Technologien, welche signifikante Verbesserungen versprechen. Diesen Technologien ist gemein, dass sie umfassende Änderungen in den Wechselwirkungen der Teilsysteme der Luftfahrt, der so genannten Systemarchitektur, erfordern. Die Abteilung Kabine und Nutzlastsysteme legt ihren Fokus auf systemische Fragestellungen rund um den Flugzeugrumpf und damit auf eine Kernkompetenz der Industrie in Deutschland und Hamburg. Im Zusammenspiel der drei Abteilungen sollen Flugzeuge mit intelligenten Technologien erforscht werden, die durch die Anforderungen künftiger Passagiere getrieben sind, sich in zukünftigen Fabriken effizient produzieren lassen und gleichzeitig Maxima sowohl hinsichtlich der ökologischen Kompatibilität als auch hinsichtlich der Sicherheit im zukünftigen Betrieb erreichen.

Beim Institut für Instandhaltung und Modifikation sind ebenso rund 80 Mitarbeiter verteilt auf drei Abteilungen geplant. Die Abteilung für Prozessoptimierung und Digitalisierung erforscht, wie der Zustand eines Flugzeuges in einem digitalen Zwilling kontinuierlich und vollständig abgebildet, nachvollzogen und vorhergesagt werden kann. Zudem werden Wartungsprozesse so optimiert, dass sie effektiv mit einem solchen digitalen Zwilling interagieren können. Die Abteilung für Wartungs- und Reparaturtechnologien legt den Forschungsschwerpunkt darauf, wie derart optimierte Prozesse zu einer modularen Prozesskette mit reibungslosem Ablauf und Informationsaustausch verknüpft werden können und wie ein digitaler Zwilling als Prozessschnittstelle zu gestalten ist. Zudem wird erforscht, wie Verfahren der additiven Fertigung für Reparatur und Retrofit zukünftig in die Flugzeugwartung integriert werden können. Der Fokus der Forschungsarbeiten der Abteilung  Produktlebenszyklus-Management liegt auf der durchgängigen Betrachtung des Flugzeuglebenszyklus. Dabei sollen vor allem langfristige ökonomische und ökologische Folgen neuer Instandhaltungskonzepte, -maßnahmen und –technologien sowie von Produktmodifikationen und –retrofits unter Anwendung des digitalen Zwillings bestimmt, überwacht und vorhergesagt werden. 

Ansiedlung im ZAL

Für die industrienahe Forschung ist eine sehr enge Zusammenarbeit mit den relevanten Unternehmen aus Industrie und Mittelstand erforderlich. Aus diesem Grund ist das Institut im Zentrum für Angewandte Luftfahrtforschung in Hamburg (ZAL) beheimatet. Das DLR hat hier die Möglichkeit, gemeinsam mit einer Vielzahl von Industriepartnern aus dem Luftfahrtbereich, darunter sowohl Airbus und Lufthansa Technik als auch Zulieferer und Start-Ups, im selben Gebäude und an gemeinschaftlich genutzten Großversuchsträgern zu forschen. Eine enge Abstimmung der aufzubauenden Forschungskompetenz für eine bestmögliche Verwertbarkeit der Forschungsergebnisse bei den Industriepartnern hat bereits begonnen. Über die regionale Vernetzung hinaus wird partnerschaftliche Forschung mit einer Vielzahl deutscher und internationaler Unternehmen angestrebt.

Die neuen Hamburger Institute werden jährlich mit zehn Millionen Euro durch den Bund und die Stadt Hamburg finanziert, der Bund trägt dabei 90 Prozent. Die Stadt Hamburg stellt darüber hinaus in der Aufbauphase zwei Millionen Euro für Investitionsmaßnahmen bereit.

Gesamtforschungsziel Virtuelles Produkt

Die DLR-Forschung zur Digitalisierung der Luftfahrt ist dem Gesamtforschungsziel des "Virtuellen Produkts" verpflichtet. Darunter fügen sich drei wesentliche Digitalisierungsstränge zusammen: Das "Digitale Flugzeug", das eine numerische Beschreibung aller Eigenschaften eines Flugzeugmusters über Entwurf, Erprobung, Herstellung und Zertifizierung darstellt. Der "Digitale Zwilling", der eine hochgenaue digitale Beschreibung eines individuellen Flugzeugs darstellt, anhand der operationelle Aspekte, Wartung und Instandhaltung nachvollzogen und geplant werden. Und der "Digitale Faden", der die  Durchgängigkeit aller Daten und Prozesse eines Flugzeugs über den gesamten Lebenszyklus ermöglicht.

Insgesamt gründet das DLR sieben neue Forschungsinstitute zu den Themen Systemarchitekturen, Instandhaltung, Virtuelles Triebwerk, Software, Data Science, maritime Sicherheit und Energiesystemanalyse.

Bildernachweis: Beitrag: DLR / Titelbild: Flughafen Cochstedt Archiv

erschienen am: 2017-11-11 im europaticker

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