Flugzeuge der neuen Generation

Wie können Flugzeuge sparsamer und umweltverträglicher werden? Wie kann Sprit und somit CO2 eingespart werden? Diese Fragen versuchen Werkstoffwissenschaftler*innen der Montanuniversität Leoben zu lösen.

Die Anforderungen an die Flugzeuge der nächsten Generation sind enorm: Die Maschinen sollen leiser, spritsparender und – vor allem – umweltschonender werden. Die Triebwerke spielen dabei eine Schlüsselrolle. Arbeiten sie effizienter, fliegen die Passagiere günstiger. Ferner sinken die Emissionen. Kurzum: Die Airline, die Reisenden und die Umwelt sind im Vorteil.

Material für Flugzeugturbinen

Ass.-Prof. Dr. Svea Mayer vom Lehrstuhl für Metallkunde und metallische Werkstoffe der Montanuniversität Leoben forscht an neuen Materialien für Flugzeugturbinen. Der Schwerpunkt lag dabei an der Entwicklung von Titanaluminiden – also eine intermetallische Verbindung aus Titan und Aluminium. „Grundsätzlich kann man sagen, dass Titanaluminide sehr gute Festigkeits- und Steifigkeitseigenschaften aufweisen und somit hervorragend für den Flugzeugbau geeignet sind“, erläutert Mayer. Von dem Material in der Turbine wird einiges abverlangt: Sie müssen hohen Temperaturen und hohen Drehzahlen standhalten.

Belastbarer Werkstoff

Titanaluminide (TiAl) sind eine Werkstoffklasse für sich, eine auf atomarer Ebene abgestimmte Verbindung mehrerer Metalle. Die Anteile der Titan- und Aluminiumatome werden in einem ganz bestimmten Verhältnis eingestellt. So entsteht eine sogenannte intermetallische Verbindung mit einer geordneten Kristallstruktur. „Jedes Atom sitzt auf einem ganz bestimmten Platz. Das ist das Kennzeichen der Titanaluminide und verantwortlich für seine besonderen Eigenschaften“, erklärt Mayer. Die größte Hürde für den Einsatz des Leichtbau-Werkstoffs im Zukunftsantrieb Getriebefan war das Beherrschen der Verarbeitbarkeit: TiAl ist kaum umformbar. Der Clou dabei: Die neu entwickelte Legierung kann mit konventionellen Methoden geschmiedet werden.

„Die Verwendung dieser neuen Legierung für Flugzeugturbinen senkt den Kraftstoffverbrauch um 15 Prozent, reduziert die CO2-Emissionen ebenfalls um 15 Prozent und halbiert die Lärmbelastung“, betont Mayer die Vorteile des Materials.

Forscherin Svea Mayer
© peterschreiber.media

Über den/die Forscher*In

Ass.-Prof. Dr. Svea Mayer: Die gebürtige Steirerin studierte an der Montanuniversität Werkstoffwissenschaft und dissertierte über die mechanischen Eigenschaften von Stählen. In ihrer Habilitation beschäftigte sie sich mit den Titanaluminiden und wurde für ihre Forschungstätigkeiten bereits mit mehreren Preisen ausgezeichnet.