WELTEN VERBINDEN LEBEN SCHÜTZEN

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1 WELTEN VERBINDEN LEBEN SCHÜTZEN DIE DEUTSCHE LUFT- UND RAUMFAHRTINDUSTRIE Informationstag zum Luftfahrtforschungsprogramm des Bundes LuFo VI Oktober 2018, Harnack-Haus Berlin Übersicht zur BDLI-Technologieroadmap Moderation: Dr. Gerhard Ebenhoch, Vorsitzender im BDLI-Fachausschuss Forschung und Technologie

2 Übersicht zur BDLI-Technologieroadmap Informationstag zum LuFo VI-1 Branchenzahlen der deutschen Luft- und Raumfahrtindustrie 2017 Quelle: BDLI - 2 -

3 Übersicht zur BDLI-Technologieroadmap Informationstag zum LuFo VI-1 BDLI-Technologie-Roadmap dient dem Dialog zwischen BMWi als nationaler Fördergeber, nationalen Forschungslandschaft und Industrie. Standortbestimmung der nationalen Luftfahrtindustrie Definiert den kurz-, mittel- und langfristigen Technologiebedarf Bedarfsgetriebene Ausrichtung des Förderinstruments LuFo Technologie-Roadmap-Prozess seit einer Dekade etabliert. Der letzte Update wurde im November 2017 verabschiedet

4 Übersicht BDLI-Technologieroadmap Informationstag zum LuFo VI-1 Struktur der BDLI-Technologieroadmap 1. Luftfahrzeug 1. Luftfahrzeugkonfiguration 2. Bauweisen, Werkstoffe, Fertigungsverfahren 3. Antrieb 4. Systeme 5. Kabine 2. Instandhaltung, Reparatur, Überholung 3. Betrieb und Bodeninfrastruktur 4. Luftverkehrsmanagement 5. Hybrid-elektrisches Fliegen 6. Industrie 4.0 und Digitalisierung in der Luftfahrt - 4 -

5 Übersicht zur BDLI-Technologieroadmap Informationstag zum LuFo VI-1 Pitchings zur BDLI-Technologieroadmap Pitching I, Themen und Vortragende Thema Name Firma, Funktion Struktur/ Bauweisen Jens Gralfs AIRBUS VP Research & Technology Airbus Operations Flugphysik Daniel Reckzeh AIRBUS Senior Manager Airbus Research & Technology Antriebe Dr. Uwe Heßler Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co KG Head of Research & Technology Roland Lederer MTU Aero Engines AG Technologie Management Systeme Sebastian Ziehm Liebherr-Aerospace Lindenberg GmbH Head of Management Programmes R&T Kabine Wolf-Dieter Kuhnla Diehl Aviation VP R&T + Innovations Flugführung/ unbemanntes Fliegen Dr. Niels Stark Alfred Lief Boeing Global Services Director Research & Cooperation Airbus Defence and Space Senior Manager Future UAS Solutions - 5 -

6 Übersicht zur BDLI-Technologieroadmap Informationstag zum LuFo VI-1 Pitchings zur BDLI-Technologieroadmap Pitching II, Themen und Vortragende Thema Name Firma, Funktion Hybrid-Elektrisches Fliegen Martin Nüsseler AIRBUS Head of E-Aircraft Systems Dr. Uwe Heßler Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co KG Head of Research & Technology Dr. Frank Anton SIEMENS eaircraft Executive Vice President Industrie 4.0 und Digitalisierung in der Stephan Röpke AIRBUS Head of R&T Digital Factory Luftfahrt Dr. Nima Barraci Lufthansa Technik AG Corporate Research & Development - 6 -

7 Übersicht zur BDLI-Technologieroadmap Informationstag zum LuFo VI-1 Pitchings zur BDLI-Technologieroadmap Pitching I, Themen und Vortragende Thema Name Firma, Funktion Struktur/ Bauweisen Jens Gralfs AIRBUS VP Research & Technology Airbus Operations Flugphysik Daniel Reckzeh AIRBUS Senior Manager Airbus Research & Technology Antriebe Dr. Uwe Heßler Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co KG Head of Research & Technology Roland Lederer MTU Aero Engines AG Technologie Management Systeme Sebastian Ziehm Liebherr-Aerospace Lindenberg GmbH Head of Management Programmes R&T Kabine Wolf-Dieter Kuhnla Diehl Aviation VP R&T + Innovations Flugführung/ unbemanntes Fliegen Dr. Niels Stark Alfred Lief Boeing Global Services Director Research & Cooperation Airbus Defence and Space Senior Manager Future UAS Solutions - 7 -

8 Struktur/ Bauweisen Specialty of Aircraft Manufacturing Final Assembly Line from today preparing the future

9 Struktur/ Bauweisen Materials and systems New materials - Out of autoclave CFRP - Additive Manufacturing

10 Struktur/ Bauweisen Innovative structures Smart structures - Multi functional components - Printed electrics

11 Struktur/ Bauweisen Helicopters: VTOL Structures HIGH FATIGUE AND DAMAGE TOLERANCE DYNAMIC SYSTEM INTEGRATION (ROTORS, GEARBOXES) COMPACT DESIGN FOR OPERATION IN TIGHT ENVIRONMENT LOW COST & WEIGHT HIGH TEMPERATURE LARGE WINDOW AREAS FOR CREW RESISTANCE (EXHAUST GAS IMPACT) SITUATIONAL AWARENESS HIGH VIBRATION ENVIRONMENT (ROTOR- STRUCTURE COUPLING) LARGE ACCESS DOORS FOR MULTI-PURPOSE OPERATIONS Bluecopter TM Demonstrator LuFo IV LuFo V LuFo VI One-shot Composite Structures Design & Industrial Process Chain Next Generation Compact Airframe

12 Übersicht zur BDLI-Technologieroadmap Informationstag zum LuFo VI-1 Pitchings zur BDLI-Technologieroadmap Pitching I, Themen und Vortragende Thema Name Firma, Funktion Struktur/ Bauweisen Jens Gralfs AIRBUS VP Research & Technology Airbus Operations Flugphysik Daniel Reckzeh AIRBUS Senior Manager Airbus Research & Technology Antriebe Dr. Uwe Heßler Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co KG Head of Research & Technology Roland Lederer MTU Aero Engines AG Technologie Management Systeme Sebastian Ziehm Liebherr-Aerospace Lindenberg GmbH Head of Management Programmes R&T Kabine Wolf-Dieter Kuhnla Diehl Aviation VP R&T + Innovations Flugführung/ unbemanntes Fliegen Dr. Niels Stark Alfred Lief Boeing Global Services Director Research & Cooperation Airbus Defence and Space Senior Manager Future UAS Solutions

13 Gesamtentwurf & Flugphysik 4.0 Der Weg zum ultraeffizienten Gamechanger DIe Flugzeuge der nächsten Generation werden neben der optimalen Business-Performance absehbar durch eine inzwischen gleichermaßen wichtige Öko-Performance getrieben Zukünftige Gamechanger können daher neben der Integration von Technologie-Bausteinen auch durch radikal neue flugphysikalische Konzepte, Konfigurationen und Gesamtflugzeugarchitekturen geprägt werden Highly differentiating Prepared for future challenges OPERATIONS Operations cost Revenue EMISSIONS Fuel (+ Noise, Nox, CO2 ) RECURRING COST FUTURE PROOF Flexible toward Energy, Green, Growth Cash operating cost breakdown

14 Gesamtentwurf & Flugphysik 4.0 Der Weg zum ultraeffizienten Gamechanger Entscheidend für diese neuartigen Architektur- und multidisziplinären Integrationsstudien sind die zugehörigen Fähigkeiten, digitalen Prozesse und Modelle, sowie deren physikalische Validierung MBSE-Simulationsfähigkeiten im Gesamtentwurf, high-end Simulation der Aerodynamik und Flugdynamik am Gesamtflugzeug, inkl realer Struktur- und Systemmodelle, frühe Risikominimierung durch Testen unter Flugbedingungen (u.a. im ETW)

15 Gesamtentwurf & Flugphysik 4.0 Der Weg zum ultraeffizienten Gamechanger Lufo 6 soll im Zeichen einer neuen Technologiegeneration Gesamtentwurf & Flugphysik 4.0 stehen 4.0 = Neuartige Flugzeugkonfigurationen und disruptive flugphysikalische Technologien ermöglicht durch ganzheitliches digitales Produktdesign, Optimierung, Integration und Qualifikation auf Gesamtflugzeugebene

17 Leise und effiziente Antriebe: Rolls-Royce Deutschland Schwerpunkte für LuFo VI-1 Triebwerke für Geschäftsreiseflugzeuge Kerntriebwerk Brennstoffverbrauch Emissionen Lebensdauer Kosten Lärmreduktion Digitalisierung Endmontage Digitaler Zwilling & roter Faden Simulation Virtuelles Triebwerk Strukturen & Transmission Materialien (ALM) Dichtungen Dynamik Instandsetzung am Flugzeug Blisk Fan Gondel Überschallfähigkeit

18 Leise und effiziente Antriebe: Rolls-Royce Deutschland Schwerpunkte für LuFo VI-1 Hochleistungsgetriebe: Technologie & Validierung Materialien Composites PM Lärm & Vibrationen Digitalisierung Lager Fertigung Sicherheit & Zuverlässigkeit

20 Antriebe: Schwerpunkte MTU (1) Roadmap bis 2050 Nach der erfolgreichen Markteinführung des Getriebefans (u.a. A320neo, A220 und Embraer E190 E2) soll das Potenzial bzgl. Kraftstoffeffizienz, Lärmreduktion weiter technologisch gehoben werden. Mit längerfristiger Perspektive sollen neue innovative Kreisprozesse und das Potenzial von elektro-hybriden Antrieben untersucht werden

21 Antriebe: Schwerpunkte MTU (2) Komponententechnologien für Verdichter & Turbine Verdichter World Class Verdichter Einlaufsysteme Herstellverfahren Nickel-Blisk Turbine für Geared Turbofan optimierte Turbinen (Emission) Hochtemperatur Werkstoffe Keramik-Bauteile Durability (Schutzschichten)

22 Antriebe: Schwerpunkte MTU (3) Technologien für Auslegung, Fertigung & Instandsetzung Digitalisierte Auslegung & Simulation Hochintegrale aero thermische Auslegung Digitalisierte Auslegung (3D-overnight simulation) Probabilistik Innovative Fertigung Digitale Fertigung (Digitaler Zwilling & Bionisches Design & Additive Manufacturing) Vernetzte digitalisierte Produktion Life Time Management & MRO On-Wing-Repair Predictive MRO (Auswertung Flugdaten / Big Data Analysis) Advanced Health Monitoring

24 Technologie-Roadmap Systeme Cockpit & Avionik-Plattformen Einflussfaktoren Verkehrsaufkommen Sicherheit Integration Komplexität Rechnerleistung Fehlertoleranz Verfügbarkeit des Flugzeugs Regularien Arbeits- und Ruhezeiten ATM, Single European Sky Zulassung, Zertifizierung Kosten (Entwicklung/Betrieb) Entwicklungszeit Unfälle/Zwischenfälle Flugausfälle Produktlebenszyklen von Technologie Modulare Avionik 2. Gen f. flugsicherheitsrelev. Funktionen inkl. Entwicklungstoolumgebung Erweiterte Pilotenunterstützung Consumer IT Technologien (Multicore, WiFi & PowerLine Com ) Miniaturisierte Modulare Avionik 2. Gen Single Pilots Operations Hochgeschwindigkeits-Datenkomm.- Netzwerke für alle Funktionen Adaptive modulare Avionik 3. Gen Virtuelles Cockpit Einheitliche Systemplattform Quantenphys. Rechnerlösungen für spez. Bordelektronik- Anwendungen

25 Technologie-Roadmap Systeme Flugsteuerung Einflussfaktoren Verkehrsaufkommen Sicherheit Integration Komplexität Rechnerleistung Fehlertoleranz Verfügbarkeit des Flugzeugs Multi-Use Leistungselektronik >10kW/kg Dauerlauffähige EHAs Strukturintegrierte Lösungen Regularien Thin Wing Arbeits- und Ruhezeiten ATM, Single European Sky Zulassung, Zertifizierung Power by Wire Aktuatoren (EMA/EHA) Primärsteuer EMAs im Rotor Morphing Wing / New Concepts Kosten (Entwicklung/Betrieb) Entwicklungszeit Unfälle/Zwischenfälle Flugausfälle Produktlebenszyklen von Technologie

26 Technologie-Roadmap Systeme More/ All Electric Aircraft Diehl Aerospace GmbH Einflussfaktoren CO 2 -Reduktion Integration Komplexität Rechnerleistung Fehlertoleranz Verfügbarkeit des Flugzeugs Energieautarke Kabine Dezentrale Energiesysteme z.b. Batterien, Brennstoffzellensysteme, lokale Hydraulik High Voltage Wiring Energy Harvesting Multiple lokale elektrische Antriebe Kosten (Entwicklung/Betrieb) Entwicklungszeit Flugausfälle Produktlebenszyklen von Technologie Turnaround Time EMA & EHA Sichere und zuverlässige Energieübertragung Vollelektrische Klimaanlage Integrierte Fahrwerksantriebe

27 Technologie-Roadmap Systeme Systemübergreifende Querschnittsthemen Diehl Aerospace GmbH Einflussfaktoren Fehlertoleranz Verfügbarkeit des Flugzeugs Datensicherheit Kosten (Entwicklung/Betrieb) Entwicklungszeit Flugausfälle Produktlebenszyklen von Technologie Big Data Analytics Digitale Plattformen Connected GSE & APPs Künstliche Intelligenz Cybersecurity Simulation Virtual Test Virtual Certification

29 Technologie-Roadmap Kabine Flugzeug Kabine und Kabinensysteme Überblick Einflussfaktoren Neue Regularien (z.b. Halon-Verbot, Cyber Security, ) Integrierte & synergetische Kabinen-/Cargo-Lösungen z.t. entkoppelt vom Rest des Flugzeugs Kabinen-Individualisierung Digitale Kabine Seamless Connectivity Opt. des Betriebs von Kabine + Cargo Halon-freie Feuerlöschung Flexible Module und Frachtraumnutzung Diehl Aerospace GmbH Hygiene & Epidemie-Vorsorge Zukünftige Beleuchtung Neue Kabinen-/ Frachtraum-Layouts Struktur & Fertigungsoptimale Kabine Entwicklungs-/ Customization -Prozess Produktionskosten Gesamtgewicht Lebens-/Betriebskosten effiziente Kabinenmanag. Systeme Neuartige W/W + ECS Systeme Flexible Sitz- Architekturen Diehl Aerospace GmbH Effiziente Kabinenversorgung Adaptierbare Kabinenmanag. Systeme Voll-integrierte Systemkomponenten Autom. Kabinenbetrieb Neue und nachhaltige Materialien und Bauweisen Intelligentes Gepäck-Handling Effizienter Kabinenbetrieb Automatische Fertigung und I

31 Flugführung / unbemanntes Fliegen Single Pilot Operations Informationsaufbereitung für Single Pilot Cockpit Pilot Assistant Aufgabenteilung zwischen Pilot und virtuellem Assistent Operationelles ATM Konzept für SPO- Flugzeuge (A/C AOC ATC) Copyright Boeing

32 Flugführung / unbemanntes Fliegen Unmanned Aerial Systems Vollautonomer Drohnenbetrieb Total Mission Management, Bereitstellung aller Services Pre-Flight In-flight Post-flight Integration in zivilen Luftraum Copyright Boeing

34 Flugführung / Unbemanntes Fliegen Automatisierung und Digitalisierung: Ziviles fliegen im U-Space, ((very) Low Level) wird vollkommen automatisiert und digitalisiert werden. Lufttaxis und Drohnen werden automatisch mit vollkommen automatisierten Flotten- Operationszentralen kommunizieren, die wiederum mit vollkommen automatisierten U- Space (ANSP s) Fluggenehmigung- und Überwachung-Systemen kommunizieren. Status quo: Weder die U-Space Funktionskette, noch die Zulassungsanforderungen und die Flugobjekte sind derzeit definiert

35 Flugführung / Unbemanntes Fliegen Technologie-Herausforderungen: Zulassung von Drohnen und Lufttaxis für den Einsatz über bewohntem Gebiet. Genehmigung von Flugrouten Anforderungen und Design von Heli-Ports Power- Management: Batterie/Stromversorgung E2E- Security der gesamten Funktionskette Sichere Präzisionsnavigation Sichere Kommunikation (Stadt und Land) Lärmreduktion Flugüberwachung (tracking) aller Flugbewegungen (Stadt und Land) Detect and Avoid: Luft- und Bodensegment Echtzeit - Deconfliction aller Fluganforderungen auch dynamisch während des Fluges Fleet operations (Cargo/Lufttaxi) für hunderte Flugbewegungen/Stunde und Interface zu UTM/ATC Standardisierung Hochgenaue Geländedatenbank inkl. dyn. Hinderniss-Objektliste

36 Übersicht zur BDLI-Technologieroadmap Informationstag zum LuFo VI-1 Pitchings zur BDLI-Technologieroadmap Pitching II, Themen und Vortragende Thema Name Firma, Funktion Hybrid-Elektrisches Fliegen Martin Nüsseler AIRBUS Head of E-Aircraft Systems Dr. Uwe Heßler Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co KG Head of Research & Technology Dr. Frank Anton SIEMENS eaircraft Executive Vice President Industrie 4.0 und Digitalisierung in der Stephan Röpke AIRBUS Head of R&T Digital Factory Luftfahrt Dr. Nima Barraci Lufthansa Technik AG Corporate Research & Development

38 Hybrid- /Electric propulsion an enabler to reduce emissions and open new businesses

40 Leise und effiziente Antriebe: Rolls-Royce Deutschland Schwerpunkte für LuFo VI-1 (Hybrid-) elektrische Antriebssysteme System Integration Aircraft Integration MEE Systems Generator auf HD/ND Welle Control System Safety & Airworthiness

42 Erforschung, Entwicklung und Demonstration von Antriebstechnologien für das hybridelektrische Fliegen Technologien für hybrid-elektrische Antriebssysteme Technologische Befähiger: Neue Architekturen und Topologien Leichtbau und Integration Zertifizierbarkeit Hochtemperatur-Supraleitung (HTS) SP200D (City Airbus) Agile Entwicklung mittels Digital Twin Technologische Ziele: Leistungsdichte Effizienz Safety Fliegende Demonstratoren Hybrid-elektrisch (< 20 PAX) Hybrid-elektrisch - Kurzstreckenflugzeug Hybrid-elektrisch - Regionalflugzeug Urbane Mobilität SP260D (Extra 330 LE) SP260D SP: Siemens Propulsion General Aviation Distributed Electric Propulsion (DEP) t

44 Industrie 4.0 und Digitalisierung changing product and processes to master existing challenges and to enable new revenue streams

45 BDLI-Säulenmodell der Industrie 4.0 INDUSTRIE 4.0 Wettbewerbsfähigkeit durch Digitalisierung Virtual Product Design Factory 4.0 Aircraft Operations & MRO DATA LIFE CYCLE & RE-USE SMART SERVICES Arbeit

46 Factory 4.0 ENTERPRISE RESOURCE PLANNING Step 1: Vertical Integration Robotic and Automation Cyber Physical Systems Dynamic Line Balancing Intelligent Communication Human-Machine- Interaction Intelligent Machines ENGINEERING Design for Assembly Intelligent Machines Standardized Interfaces Automation MANUFACTURING EXECUTION Big Data SYSTEM Cyber Security SHOP FLOOR Human Robot Collaboration Dynamic Line Balancing Intelligent Communication Augmented Reality IN-SERVICE E2E AC Data Step 2: Horizontal Integration Fully Connected Simulation Tool Set End to End Data Chain Continuous Data Monitoring & Analysis across Disciplines Smart Logistics

48 Digital Twin Industrie 4.0, MRO & Digitalisierung in der Luftfahrt Informationstag zum LuFo VI-1 OPS Holistic Optimisation Crew Pax Aircraft MRO Smart Factory / Shopfloor Fleet Ground Ops Connected Fleet Human Augmentation / Assistance Predictive Maintenance

49 WELTEN VERBINDEN LEBEN SCHÜTZEN DIE DEUTSCHE LUFT- UND RAUMFAHRTINDUSTRIE Vielen Dank! Ansprechpartner im BDLI: