Bestandsflotten zukunftsfähig machen: Wie Smart Retrofits neue Effizienzpotenziale in der Luftfahrt erschließen

Die Zukunft der Luftfahrt beginnt nicht erst mit der nächsten Flugzeuggeneration

Die Luftfahrtindustrie steht vor einem Spannungsfeld, das viele Marktteilnehmer vor neue Herausforderungen stellt. Einerseits steigen die Anforderungen an Effizienz, Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit kontinuierlich. Andererseits verzögern sich Flottenerneuerungen durch lange Lieferzeiten neuer Flugzeuge, während gleichzeitig die Nachfrage nach Luftverkehr hoch bleibt. Mehr als 7.500 Airbus A320ceo sind weltweit weiterhin im Einsatz – viele davon deutlich länger als ursprünglich geplant. Gleichzeitig belasten steigende Treibstoffkosten und zunehmende Anforderungen an die Reduzierung von CO₂-Emissionen die Betreiber.

Unter diesen Rahmenbedingungen stellt sich zunehmend die Frage: Wie lässt sich das Potenzial vorhandener Flotten erschließen, wenn neue Flugzeuge nicht zeitnah zur Verfügung stehen?

Warum bestehende Flotten länger fliegen werden

Lange Zeit ging die Branche davon aus, dass ältere Flugzeugmuster schrittweise durch effizientere Nachfolgemodelle ersetzt würden. Produktionsengpässe, globale Lieferkettenprobleme und die hohe Nachfrage nach neuen Flugzeugen haben dieses Bild jedoch verändert. Viele Airlines werden ihre bestehenden Flotten deutlich länger betreiben müssen als ursprünglich geplant.

Damit verändert sich auch die Perspektive auf die vorhandenen Flugzeugplattformen. Sie werden zunehmend als langfristige Assets betrachtet, deren Effizienz, Verfügbarkeit und Wirtschaftlichkeit gezielt verbessert werden müssen. Auch die Ersatzteilversorgung gewinnt an Bedeutung, da lange Lieferzeiten und steigende Beschaffungsaufwände die Verfügbarkeit bestehender Flotten zunehmend beeinflussen.

Smart Retrofit statt klassischer Nachrüstung

Vor diesem Hintergrund entwickelt sich das Verständnis von Retrofit-Lösungen weiter. Während sich klassische Nachrüstungsmaßnahmen häufig auf den Ersatz verschlissener Komponenten beschränken, verfolgen moderne Smart-Retrofit-Konzepte einen ganzheitlicheren Ansatz.

Ziel ist es, bestehende Komponenten und Strukturen neu zu denken, Fertigungsprozesse zu vereinfachen und die Verfügbarkeit kritischer Bauteile zu verbessern. Digitale Entwicklungsmethoden, simulationsgestützte Konstruktion und neue Fertigungstechnologien ermöglichen heute Lösungen, die vor wenigen Jahren kaum realisierbar waren.

Der Fokus liegt dabei nicht allein auf technologischer Innovation. Vielmehr geht es darum, konkrete betriebliche Herausforderungen zu adressieren: kürzere Standzeiten, höhere Ersatzteilverfügbarkeit, geringere Herstellungsaufwände sowie eine bessere Wirtschaftlichkeit über den gesamten Lebenszyklus eines Flugzeugs hinweg.

Praxisbeispiel: Ein Wingtip für die Anforderungen von heute

Ein Beispiel für diesen Ansatz ist der Wingtip des Airbus A320ceo. Die Komponente trägt wesentlich zur aerodynamischen Effizienz des Flugzeugs bei und hilft dabei, Treibstoffverbrauch sowie die damit verbundenen CO₂-Emissionen zu reduzieren. Mit der verlängerten Nutzung bestehender Flugzeuge steigt zugleich die Bedeutung einer zuverlässigen und wirtschaftlichen Ersatzteilversorgung.

Vor diesem Hintergrund untersuchte Akkodis gemeinsam mit dem Partner pionAERO GmbH, wie sich der bestehende Wingtip mithilfe additiver Fertigungsverfahren neu realisieren lässt. Ziel war es, die bestehende Geometrie beizubehalten und gleichzeitig Herstellbarkeit, Verfügbarkeit und Wartbarkeit zu erhöhen. Die entwickelte Lösung kombiniert additive Fertigung mit Verbundwerkstofftechnologien und befindet sich derzeit im Zertifizierungsprozess.

Der Ansatz zeigt, wie sich bestehende Flugzeugplattformen mit digitalen Entwicklungsmethoden und modernen Fertigungstechnologien gezielt weiterentwickeln lassen, um den Anforderungen eines sich wandelnden Marktumfelds gerecht zu werden.

Digitale Entwicklung als Grundlage für Zertifizierbarkeit

Die Entwicklung solcher Lösungen erfordert weit mehr als ein neues Fertigungsverfahren. Entscheidend ist eine durchgängige digitale Entwicklungs- und Validierungskette. Mithilfe von Digital-Twin-Methoden, Lastsimulationen und strukturellen Analysen lässt sich das Verhalten des Gesamtsystems bereits frühzeitig untersuchen und validieren.

Dieser zertifizierungsorientierte Ansatz schafft die Grundlage für eine spätere Zulassung additiv gefertigter Komponenten und trägt dazu bei, Entwicklungsrisiken frühzeitig zu reduzieren.

Konkrete Vorteile für Airlines und MROs

Für Betreiber und Instandhaltungsorganisationen zählen letztlich die konkreten Auswirkungen im Betrieb. Hier zeigt sich das Potenzial moderner Retrofit-Lösungen besonders deutlich.

Die Montagezeit eines Wingtips kann von rund 40 Stunden auf etwa sechs Stunden reduziert werden. Gleichzeitig entfällt der Einsatz von rund 470 Nieten, da die Verbindung über Klebetechnologien erfolgt. Darüber hinaus wird die Struktur vereinfacht, das Gewicht reduziert und der Herstellungsprozess effizienter gestaltet.

Die Vorteile reichen über die einzelne Komponente hinaus: Kürzere Montagezeiten reduzieren Wartungsaufwände und Standzeiten. Vereinfachte Fertigungsprozesse erhöhen die Flexibilität in der Produktion. Digitale Herstellungsverfahren schaffen zudem Perspektiven für eine bedarfsgerechte Ersatzteilfertigung, wodurch Lagerhaltung und die Abhängigkeit von komplexen Lieferketten reduziert werden können.

Für Airlines bedeutet dies mehr als eine technische Optimierung einzelner Komponenten. Es geht um eine höhere Verfügbarkeit von Flugzeugen, geringere Betriebskosten und die Möglichkeit, bestehende Flotten wirtschaftlich über einen längeren Zeitraum zu betreiben.

Von der Innovation zur industriellen Anwendung

Damit solche Lösungen ihr Potenzial tatsächlich entfalten können, müssen sie den hohen Anforderungen der Luftfahrtindustrie gerecht werden. Dafür sind umfassende Test- und Validierungsprozesse sowie eine konsequente Ausrichtung auf die behördliche Zertifizierung erforderlich. Komponenten werden unter realistischen Belastungen geprüft, Materialeigenschaften nachgewiesen und sämtliche Ergebnisse dokumentiert.

Gerade bei additiv gefertigten Luftfahrtstrukturen entscheidet nicht allein die technische Machbarkeit über den Erfolg. Erst wenn Nachweisbarkeit, Sicherheit und regulatorische Anforderungen erfüllt sind, kann aus einem innovativen Konzept eine skalierbare industrielle Lösung werden.

Die Kombination aus digitaler Entwicklung, struktureller Validierung, physischer Erprobung und Zertifizierungsstrategie bildet deshalb einen entscheidenden Baustein für die industrielle Nutzung additiv gefertigter Komponenten in der Luftfahrt.

Der nächste Schritt: Aerodynamik neu denken

Während das aktuelle Projekt auf der bestehenden Geometrie des Wingtips basiert, richtet sich der Blick bereits auf die nächste Evolutionsstufe. Im Rahmen des neuen durch die Europäische Union kofinanzierten Forschungsprojekt „ECOfence“ werden neue Wingtip-Geometrien untersucht, die mithilfe KI-gestützter CFD-Simulationen entwickelt und optimiert werden. Ziel ist es, zusätzliche Effizienzpotenziale zu erschließen und die Aerodynamik bestehender Flugzeuge weiter zu verbessern.

Die Forschung fokussiert sich unter anderem auf die Reduzierung des induzierten Widerstands, weitere Einsparungen beim Treibstoffverbrauch sowie die Verringerung von CO₂-Emissionen. Angestrebt werden zusätzliche aerodynamische Effizienzgewinne von bis zu zwei Prozent.

Damit verschiebt sich der Fokus von der reinen Ersatzteilverfügbarkeit hin zur aktiven Optimierung bestehender Flugzeugplattformen. Digitale Entwicklung, künstliche Intelligenz und additive Fertigung greifen dabei ineinander und eröffnen neue Möglichkeiten für die Weiterentwicklung von Bestandsflotten.

Neue Potenziale für bestehende Flotten

Die Zukunft der Luftfahrt wird nicht ausschließlich durch neue Flugzeuggenerationen geprägt. Ebenso entscheidend wird die Fähigkeit sein, bestehende Flotten effizienter, nachhaltiger und wirtschaftlicher zu betreiben. Smart Retrofits eröffnen hierfür neue Möglichkeiten, indem sie digitale Entwicklungsmethoden, moderne Fertigungstechnologien und zertifizierungsorientiertes Engineering miteinander verbinden.

Der additiv gefertigte Wingtip zeigt exemplarisch, wie sich bestehende Komponenten neu denken lassen, um Verfügbarkeit, Wartbarkeit und Effizienz zu verbessern. Projekte wie ECOfence gehen noch einen Schritt weiter: Sie verbinden KI-gestützte Entwicklung mit modernen Fertigungsverfahren, um nicht nur die Verfügbarkeit, sondern auch die Leistungsfähigkeit bestehender Flugzeugplattformen zu verbessern.

Smart Retrofits werden damit zu einem strategischen Hebel für die Luftfahrt: Sie verlängern nicht einfach die Nutzungsdauer bestehender Flotten, sondern erschließen gezielt neue Potenziale für Effizienz, Verfügbarkeit und Wirtschaftlichkeit.

Redaktioneller Hinweis

Das Winglet-Projekt wird durch die Europäische Union im Rahmen des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) kofinanziert.