Der Senat des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) stimmte in seiner Sitzung Ende Juni der Gründung von sieben DLR-Instituten zu. Das DLR wurde im November 2016 mit einem Beschluss des Haushaltsausschusses des Deutschen Bundestages mit dem Aufbau der neuen Institute beauftragt. Seitdem wurden die wissenschaftlichen Konzepte für diese Institute von internationalen Gutachtern sowie Vertretern aus der Industrie und unabhängigen Wissenschaftseinrichtungen überprüft und befürwortet. Mit der Entscheidung des Senats als externem Gremium hat das DLR nun grünes Licht und kann mit dem Aufbau der Forschungsaktivitäten in den Instituten vor Ort beginnen. Der Bund unterstützt das DLR dafür jährlich mit zusätzlich 42 Millionen Euro.
Die Bundesländer, in denen die Institute angesiedelt werden, tragen mit insgesamt fünf Millionen Euro pro Jahr zur Finanzierung bei. Die Gutachter bescheinigten dem DLR für alle Institutsgründungen, dass die vorgeschlagenen Aktivitäten wesentlichen langfristigen Forschungsbedarf beinhalten und das Forschungsportfolio des DLR sehr gut ergänzen. Bundeswirtschaftsministerin Brigitte Zypries sagte hierzu: „Mit den neuen Instituten wird das DLR zu Lösungen bei der Digitalisierung von Industrieprozessen, der Energieversorgung und einer intelligenten Mobilität beitragen und wirtschaftlich hochrelevante Technologien weiterentwickeln. Wir freuen uns, dass das DLR den Aufbau der neuen Institute nun zügig angeht und damit die Politik der Bundesregierung auf diesen Zukunftsfeldern unterstützt.“
Beiträge für Industrie und zu Herausforderungen
„Mit den neuen Instituten kann das DLR die Forschungskette von der Grundlagenforschung über die Entwicklung einzelner Komponenten und Technologien bis hin zur Systemauslegung noch besser abdecken“, sagte Prof. Pascale Ehrenfreund, Vorstandsvorsitzende des DLR. „Sie liefern damit wesentliche Beiträge für die nationale Industrie und die gesellschaftlichen Herausforderungen im Hinblick auf Digitalisierung, Mobilität, Logistik und Energieversorgung. Sie tragen darüber hinaus auch zur Umsetzung der DLR-Gesamtstrategie bei.“
Auch wird eine starke Unterstützung aus der Wissenschaft, Wirtschaft und der jeweiligen Industrie gesehen. Von den neuen Instituten werden auch Beiträge zum neuen Querschnittsbereich Digitalisierung erwartet, dem sich das DLR in seiner neuen Strategie verpflichtet hat. Sie werden zudem interdisziplinäre Arbeiten voranbringen und so weitere Synergien zwischen den Forschungsbereichen Luftfahrt, Raumfahrt, Energie, Verkehr und Sicherheit herstellen sowie neue Kooperationen innerhalb der Helmholtz Gemeinschaft unterstützen. Der Aufbau der Institute wird vom Wissenschaftlich-Technischen Rat (WTR) des DLR begleitet. Die Geschäftsstelle der Helmholtz-Gemeinschaft übernahm zudem die Durchführung und Organisation der wissenschaftlichen Begutachtungen.
Nach der Gründung am 28. Juni 2017 will das DLR die neuen Institute schon in den kommenden Monaten eröffnen. Bei den Instituten in Hamburg ist der DLR-Senat dem Votum der Gutachter gefolgt und wird – abweichend vom bisherigen Konzept – zwei Institute gründen. Die für das Institut in Hamburg vorgesehenen finanziellen Mittel sollen auf die beiden neuen Institute aufgeteilt werden. Mit den neuen Instituten ist das DLR in insgesamt neun Bundesländern vertreten. DLR gründet Institute in Augsburg, Bremerhaven, Dresden, Hamburg, Jena und Oldenburg.
Kurzporträts der neun DLR-Institute
Institut für Test und Simulation für Gasturbinen (Augsburg)
Flugzeuge der Zukunft sollen leiser sein, weniger Treibstoff verbrauchen und weniger Abgase produzieren. Neue Triebwerkstechnologien spielen bei der Erreichung der europäischen Luftfahrtziele – wie z.B. in FlightPath 2050 beschrieben – eine entscheidende Rolle. Das Institut für Test und Simulation für Gasturbinen arbeitet an der Weiterentwicklung von Triebwerken; numerische und experimentelle Verfahren werden dabei kombiniert und eine digitale Plattform „Virtual Engine“ aufgebaut.
In einem neuartigen Prüfstand sollen erstmals die Auswirkungen zeitgleicher mechanischer, thermischer und chemischer Lasten auf neue Werkstoffe und Bauteile untersucht und so unter anderem Erkenntnisse über die Einsatzfähigkeit neuer Bauweisen und Herstellungsverfahren gewonnen werden. Durch neue Test- und Berechnungsverfahren können die Lebensdauer und die Zuverlässigkeit höchstbelasteter Triebwerksbauteile und Werkstoffe genauer quantifiziert, validiert und verbessert werden.
Institut für den Schutz maritimer Infrastrukturen (Bremerhaven)
Hafenanlagen, Schiffe auf hoher See, Handelsrouten oder Offshore-Windkraftanlagen sind wichtige Infrastrukturen, deren Sicherheit stets gewährleistet sein muss. Das gilt auch, wenn sie weit ab von Sicherheitskräften sind, die eingreifen können. Das Institut für den Schutz maritimer Infrastrukturen wird Sicherheitstechnologien entwickeln, die Risiken und Gefahren von Anlagen auf dem Meer genau analysieren und entsprechende Sicherheitskonzepte erarbeiten. Dazu werden unterschiedliche Sensoren, wie zum Beispiel land- und seegestützte Kamerasysteme für die speziellen Anwendungen optimiert.
Daten aus unterschiedlichen und räumlich verteilten Systemen sollen zukünftig in einem Lagebild zusammengeführt werden, das in Echtzeit über Gefahren und Anomalien Auskunft gibt. Zudem arbeiten die Wissenschaftler an der Resilienzfähigkeit der Systeme, so dass diese auch bei erheblichen externen oder internen Störungen wieder in den Ausgangszustand zurückkehren können. Das Institut adressiert mit seiner Forschung wichtige nationale und internationale Herausforderungen der maritimen Sicherheit.
Institut für Softwaremethoden zur Produkt-Virtualisierung (Dresden)
Bevor ein Flugzeug abheben kann, sind viele kostenintensive Entwicklungsarbeiten und langwierige Tests notwendig. Obwohl die exakte numerische Simulation in der Luftfahrt bereits gut etabliert ist, sind solche Tests vor allem im Bereich der Zertifizierung nach wie vor notwendig. Mit einem virtuellen Flugzeug, das sich genauso verhält wie ein Flugzeug in der Realität, sollen diese Prozesse schneller, günstiger und außerdem sicherer ablaufen. Am Institut für Softwaremethoden zur Produkt-Virtualisierung werden die softwaretechnischen Grundlagen zur Realisierung des virtuellen Flugzeugs erarbeitet.
Die Fachleute führen in enger Zusammenarbeit mit den anderen DLR-Luftfahrtinstituten Simulationen auf Höchstleistungsrechnern durch und entwickeln multidisziplinäre Software-Plattformen, mit denen das virtuelle Flugzeug umfassend analysiert und optimiert werden kann. Darüber hinaus untersuchen sie neue Ansätze und Methoden zur Analyse und Verwaltung großer Datenmengen sowie zur simulationsgestützten Zertifizierung, die die Kosten der Entwicklung und Zulassung neuer Produkte erheblich senken und diese auch für andere Verkehrs- und Wirtschaftsbranchen nutzbar machen soll.
Institut für Systemarchitekturen in der Luftfahrt (Hamburg)
Das System Luftfahrt besteht aus vielen Bereichen, die perfekt aufeinander abgestimmt sein müssen. Zu dem komplexen System gehören zum Beispiel das Lufttransportsystem als Ganzes, das einzelne Flugzeug und die Produktion seiner Einzelteile. Das Institut für Systemarchitekturen in der Luftfahrt erforscht die Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Systemebenen. Ziel ist unter anderem, die sichere und effiziente Integration von Technologien aus der Automatisierung, digitaler Produktionsprozesse sowie neuer Energiesysteme im Flugzeug. Schwerpunkte der Forschung sind die Kopplung des virtuellen Produktentwurfs mit der digitalen Produktion (Industrie 4.0) sowie neue Lösungen für Flugzeugrumpf und Kabine.
Institut für Instandhaltung und Modifikation (Hamburg)
Während seiner Betriebszeit muss ein Flugzeug zahlreiche Wartungsprozesse durchleben. Diese sind wichtig für die Betriebssicherheit, sorgen aber auch dafür, dass die Maschinen in regelmäßigen Abständen aufgrund der aufwendigen Prozeduren für den Flugbetrieb nicht bereitstehen. Das Institut für Instandhaltung und Modifikation in Hamburg wird in seiner Forschung erstmals den ganzen Wartungsprozess von der Untersuchung und dem Monitoring einer Struktur, über die Ableitung der Maßnahme bis hin zu deren Durchführung abdecken. Dabei werden besonders innovative Technologien wie Augmented Reality und 3D-Druck-Verfahren untersucht.
Die Forscher wollen für jedes Flugzeug ein digitales Modell erstellen, das genau wie das reale Flugzeug altert und dieselben Wartungsmaßnahmen und Änderungen erfährt. Dieser „digitale Zwilling“ unterstützt permanent den effizienten und vorrausschauenden Betrieb eines Luftfahrfahrzeugs. In einem Applikationszentrum erforschen die Wissenschaftler zudem den Einsatz neuer Technologien zur Datenintegration und -visualisierung sowie zur Verknüpfung einzelner Prozessschritte wie Monitoring und Reparaturmaßnahmen.
Institut für Datenwissenschaften (Jena)
Ob aus der Erdbeobachtung, der Klima- oder Verkehrsforschung – die Menge und auch die Vielfalt der Daten aus der wissenschaftlichen Forschung wächst nicht linear, sondern exponentiell. Damit Forscher die Daten optimal analysieren können, müssen sie sinnvoll gespeichert und zusammengeführt werden. Das Institut für Datenwissenschaften sucht nach Lösungen für das Management sowie die Verarbeitung und Analyse von wissenschaftlichen Informationen aus allen DLR-Forschungsbereichen.
Die Forscher entwickeln Datenbanken und Datenstrukturen, die es möglich machen, dass komplexe Informationen schnell zugänglich sind und sinnvoll miteinander verknüpft werden. Weitere Schwerpunkte der Forschungsarbeit liegen in den Bereichen IT-Sicherheit, Industrie 4.0, Citizen Science sowie dem Internet der Dinge, in dem Informationen automatisch erfasst, miteinander verknüpft und für Netzwerke aufbereitet werden.
Institut für Vernetzte Energiesysteme (Oldenburg)
Als Institut für Vernetzte Energiesysteme wird das bisherige Oldenburger Forschungszentrum NEXT ENERGY ins DLR integriert und neu ausgerichtet. Das Institut wird die Energieforschung im DLR ergänzen und weiter ausbauen. Künftig wird das Institut vorrangig systemorientierte Technologien und Konzepte für eine nachhaltige Energieversorgung entwickeln. Ziel des neuen Ansatzes ist es, trotz Wetterabhängigkeit erneuerbarer Energien und mit zunehmend dezentralen Strukturen ein stabiles und effizientes Energiesystem sicherzustellen.
Mit seinen Abteilungen Stadt- und Gebäudetechnologien, Energiesystemtechnologie und Energiesystemanalyse widmet sich das Institut auch systemorientierten Fragestellungen zur intelligenten und effizienten Sektorenkopplung in den Bereichen Strom, Wärme und Verkehr. Betrachtet werden Systemebenen von der Einzelanlage über das ‚smarte‘ Gebäude bis hin zu vernetzten Wohnquartieren und Städten. Im neuen Forschungsportfolio sind auch Themen zur Netzmodellierung und Netztechnologien vertreten. Im Bereich der Energiesystemanalyse arbeitet das Institut sehr eng mit dem DLR-Institut für Technische Thermodynamik zusammen.
