KORALU - Kompakte ressourceneffiziente Antriebe für die klimaneutrale Luftfahrt

Ausgangssituation und Problemstellung

Elektrische Antriebe gelten als zentrale Technologie für ein klimaneutrales Luftverkehrssystem. Besonders kompakte und leistungsdichte Maschinen mit konzentrierten Wicklungen werden hierfür zunehmend eingesetzt. Während die Betriebsphase solcher Antriebe bereits intensiv erforscht ist, fehlt es bislang an einem lebenszyklusorientierten Designansatz, der Aspekte wie Demontage, Wiederverwendung und Recycling systematisch einbezieht. Zudem stoßen konventionelle Fertigungsprozesse bei der Realisierung komplexer Spulengeometrien an Grenzen. Hier setzt das Projekt KORALU an: Es kombiniert die Potenziale additiver Fertigung mit einem nachhaltigen Maschinendesign. Ziel ist es, elektrische Antriebe für die Luftfahrt hinsichtlich Effizienz, Ressourcennutzung und End-of-Life-Fähigkeit signifikant zu verbessern – bei gleichzeitig reduzierter Entwicklungs- und Fertigungszeit.

Projektziele

KORALU verfolgt das Ziel, elektrische Antriebe für die Luftfahrt systematisch nachhaltiger und effizienter zu gestalten. Durch die Substitution konventioneller Runddrahtspulen mit additiv gefertigten Formspulen sollen elektrische Verluste um 20 % reduziert, der Wirkungsgrad gesteigert und das Wicklungsgewicht – etwa durch Aluminiumeinsatz – um bis zu 50 % gesenkt werden. Gleichzeitig wird die Material- und Ressourceneffizienz durch gezielte End-of-Life-Konzepte um 25 % erhöht. Das Projekt zielt zudem auf eine 30 %ige Verkürzung der Entwicklungszeit durch eine modellbasierte, automatisierbare Entwurfsprozesskette. So entstehen Voraussetzungen für kosteneffiziente, leichtgewichtige und kreislauffähige Antriebe der nächsten Generation.

Verfolgter Lösungsansatz

Im Projekt KORALU wird ein ganzheitlicher Ansatz verfolgt, der additive Fertigung, automatisierte Entwurfsmethoden und Lebenszyklusplanung miteinander verknüpft. Im Zentrum steht die Entwicklung und Validierung eines Motors mit additiv gefertigten Aluminium-Formspulen. Diese ermöglichen durch geometrische Flexibilität eine höhere Leistungsdichte, verbesserte Wärmeabfuhr und signifikante Gewichtsersparnis. Gleichzeitig erlaubt die additive Fertigung die wirtschaftliche Produktion kleiner Stückzahlen – ein wesentlicher Vorteil im Luftfahrtbereich. Die Integration von End-of-Life-Konzepten bereits im Entwurfsprozess („Design for Disassembly“) sichert eine erhöhte Wiederverwertbarkeit der Komponenten. Eine modellbasierte Entwurfskette bündelt die komplexen Anforderungen aus Elektromagnetik, Thermik, Fertigung und Recycling in einem automatisierbaren Entwicklungsprozess. Damit werden sowohl technologische als auch ökologische Optimierungspotenziale erschlossen. KORALU liefert so zentrale Beiträge zu Industrie 4.0, nachhaltiger Fertigung und klimaneutralem Fliegen – im Einklang mit den Zielen des LuFo-Klima-Schwerpunktes.