MADIT präsentiert auf der Formnext 2026 einen 3D-gedruckten Wärmetauscher mit 200 kW für die Wasserstoff-Luftfahrt
Ein fast einen Meter langer Demonstrator aus Aluminium, hergestellt mit additiver Fertigung, verspricht Reduzierungen der Masse um 33% und des Luftwiderstands um 22% im Vergleich zu konventionellen Lösungen. Die Komponente wurde im Rahmen des europäischen Projekts BRAVA für Brennstoffzellen-Antriebssysteme entwickelt.
MADIT, ein auf die Metallfertigung mittels Laser-Pulverbettfusion spezialisiertes Unternehmen, bringt zur Formnext 2026 einen Aluminium-Wärmetauscher mit, der einen bedeutenden Schritt in Richtung Wasserstoff-Luftfahrt darstellt. Die Komponente wird vom 17. bis 20. November 2026 in Frankfurt ausgestellt.
Das Gerät ist für eine Wärmeabfuhrkapazität von 200 kW ausgelegt. Seine Abmessungen – nahezu einen Meter Länge – sind für eine additive Anwendung mit dünnen internen Kanälen ungewöhnlich.
Leistung des Demonstrators
Der Vergleich mit konventionellen Architekturen zeigt signifikante Vorteile in Bezug auf Masse, Volumen und Aerodynamik.
Im Vergleich zu einer konventionellen Referenz, die unter denselben Betriebsbedingungen untersucht wurde, bietet der MADIT-Demonstrator messbare Verbesserungen:
- Reduzierung der Masse um 33%
- Reduzierung des Volumens um 11%
- Reduzierung des Luftwiderstands um 22%
Diese Zahlen beziehen sich auf den Vergleich zwischen Wärmetauscherarchitekturen, nicht auf eine bereits gemessene Reduzierung des Gesamtverbrauchs eines Flugzeugs. Der tatsächliche Wert wird sich aus der Integration in das Gesamtsystem ergeben.
Das BRAVA-Projekt und das Thermomanagement
BRAVA stellt sich der Herausforderung des elektrischen Luftfahrtantriebs auf Basis von Brennstoffzellen, bei denen das Wärmemanagement ebenso entscheidend ist wie die Stromerzeugung.
Das Problem des Wasserstoff-Luftfahrtantriebs erschöpft sich nicht in der Fähigkeit, an Bord Strom zu erzeugen. Brennstoffzellen erzeugen auch Wärme, die nach außen abgeführt werden muss, ohne die Vorteile der neuen Architektur zu beeinträchtigen.
BRAVA, das Akronym für Breakthrough Fuel Cell Technologies for Aviation, ist ein Forschungsprogramm, das sich den luftfahrttechnischen Stromerzeugungssystemen mit Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen (PEMFC) widmet. Das Projekt wird im Rahmen einer Zusammenarbeit koordiniert, die Airbus und zahlreiche europäische Partner umfasst.
In PEMFC-Brennstoffzellen wird ein Teil der chemischen Energie des Wasserstoffs in Strom umgewandelt, ein anderer in abzuführende Wärme. Das Thermomanagement ist daher ein entscheidender ingenieurtechnischer Knackpunkt für Systeme mit hoher Leistung.
Das von Airbus angegebene Gesamtziel betrifft Stromerzeugungsarchitekturen mit mehr als 2 MW. Die von MADIT vorgestellte Vorrichtung ist ein einzelner Wärmetauscher-Demonstrator mit 200 kW, eine Komponente des Gesamtsystems.
Zusammenarbeit und Kompetenzen
Die Entwicklung des Demonstrators erforderte die Integration spezialisierter Kompetenzen in Konstruktion, Simulation, additiver Fertigung und experimenteller Validierung.
Die Komponente wurde mit Beiträgen mehrerer Partner des BRAVA-Projekts entwickelt:
- MADIT: Fertigung und Montage mittels Laser Powder Bed Fusion
- Morpheus Designs: Entwicklung des Entwurfs und Analyse der thermischen und fluiddynamischen Pfade
- Airbus: Koordination und Anwendungsanforderungen
- NLR (niederländisches Luft- und Raumfahrtzentrum): Prüfaktivitäten und experimentelle Verifizierungen
Das Gerät funktioniert als Luft-Flüssigkeits-Wärmetauscher und kühlt einen Wasser-Glykol-Kreislauf mittels Luft. Diese Konfiguration ist typisch für luftfahrttechnische Thermomanagementsysteme, bei denen das Kühlfluid Wärme aus den Brennstoffzellen aufnimmt und an die Außenluft abgibt.
Produktionsherausforderungen und nächste Schritte
Die Bauteilgröße und die Komplexität der internen Kanäle stellen eine erhebliche Herausforderung für die metallische additive Fertigung dar.
Die Herstellung eines fast einen Meter langen Wärmetauschers mit dünnen internen Kanälen mittels metallischem 3D-Druck erfordert die Überwindung von Dimensionsbeschränkungen, die für die LPBF-Technologie typisch sind. MADIT musste die Montage mehrerer Module durch Schweißprozesse entlang der Fugen bewältigen.
Der Demonstrator besteht aus sechs montierten Modulen. Diese modulare Architektur ermöglicht es, die Größenbeschränkungen der Druckkammern zu überwinden, und erleichtert etwaige Reparaturen oder Austausche.
Vor einer etwaigen zertifizierten luftfahrttechnischen Anwendung steht noch der Übergang von der technologischen Demonstration zur Qualifizierung nach den Standards der Luft- und Raumfahrtindustrie aus. Dieser Prozess erfordert umfangreiche Validierungen hinsichtlich Zuverlässigkeit, Haltbarkeit und Sicherheit.
Die Präsentation auf der Formnext 2026 bietet eine Gelegenheit, das Interesse der Industrie an dieser Lösung zu bewerten und Feedback für weitere Entwicklungen zu sammeln.
articolo scritto con l'ausilio di sistemi di intelligenza artificiale
Fragen & Antworten
Welche Leistungen bietet der 3D-gedruckte Wärmetauscher von MADIT im Vergleich zu konventionellen Lösungen?
Im Vergleich zu einer konventionellen Referenz, die unter denselben Betriebsbedingungen untersucht wurde, reduziert der MADIT-Demonstrator die Masse um 33 %, das Volumen um 11 % und den aerodynamischen Widerstand um 22 %. Es handelt sich um einen Vergleich zwischen Wärmetauscherarchitekturen, nicht um eine bereits gemessene Reduktion des Verbrauchs eines Flugzeugs.
Mit welcher Technologie wird der 200-kW-Wärmetauscher hergestellt?
Die Komponente wird aus Aluminium mittels Laserstrahlschmelzen im Pulverbett gefertigt, der additiven Technologie, auf die MADIT spezialisiert ist. Sie ermöglicht die Schaffung feiner interner Kanäle in einem fast einen Meter langen Demonstrator, einer für diese Anwendung ungewöhnlichen Größe.
Wo und wann wird der Wärmetauscher von MADIT ausgestellt?
MADIT wird den Demonstrator auf der Formnext 2026 in Frankfurt vom 17. bis 20. November 2026 präsentieren. Es handelt sich um eine der für die Wasserstoffluftfahrt vorgestellten Anwendungen.
Was ist das BRAVA-Projekt und was ist sein Ziel?
BRAVA (Breakthrough Fuel Cell Technologies for Aviation) ist ein europäisches Forschungsprogramm, das den Systemen zur bordseitigen Stromerzeugung mit Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen (PEMFC) gewidmet ist. Das Projekt wird in einer Zusammenarbeit koordiniert, die Airbus und zahlreiche europäische Partner umfasst.
Warum ist das Wärmemanagement in der Wasserstoffluftfahrt entscheidend?
PEMFC-Brennstoffzellen wandeln einen Teil der chemischen Energie des Wasserstoffs in Elektrizität und einen Teil in abzuführende Wärme um. Das Wärmemanagement ist daher ein entscheidender ingenieurtechnischer Knotenpunkt für Hochleistungssysteme, ebenso wie die Stromerzeugung.
