Faszination Hubschrauber

Nach einem Maschinenbaustudium an der Technischen Hochschule in Darmstadt, entschloss sich Professor Michael Weigand für eine Tätigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fachgebiet Maschinenelemente und Mechanik. „In Darmstadt gab es einen Schwerpunkt, der sich rund um das Thema ‚Fliegen’ (Flugmechanik, Flugantriebe, Werkstoffe) gedreht hat. Das fand ich schon immer spannend. Der Fachbereich Maschinenelemente und Mechanik ist außerdem das Herzstück des Maschinenbaus“, sagt Weigand. Er beschäftigte sich in dieser Zeit vor allem mit sogenannten Welle-Nabe-Verbindungen. Diese Elemente sind eines der Standard-Maschinenelemente. 1991 verfasste Professor Weigand seine Dissertation zum Thema „Beanspruchungen von Paßfederverbindungen unter umlaufender Biegebelastung“. Im Anschluss folgte eine fünfjährige Tätigkeit als Entwicklungsingenieur bei der Firma P.I.V. Antrieb W. Reimers in Bad Homburg, wobei es um die Weiterentwicklung einer Baureihe von Industrie-Zahnradgetrieben ging, die im Rahmen der Hannover-Messe 1995 vorgestellt wurden. Weigand leitete von 1993 bis 1995 den Arbeitskreis Welle-Nabe-Verbindungen der Forschungsvereinigung Antriebstechnik (FVA). Bei letzterem handelt es sich um eine Vereinigung von mittelständischen Firmen aus dem deutschsprachigen Raum, die sich mit dem Thema Motoren, Getriebe, Kupplungen oder Bremsen beschäftigen. Aus den Mitgliedsbeiträgen werden Forschungs- und Entwicklungsvorhaben umgesetzt, die im Interesse aller Mitglieder sind (z.B. Herstellungsverfahren für Zahnräder).

1996 übernahm der aus Hessen stammende TU-Professor die Leitung für Konstruktion und Entwicklung bei der Firma Taprogge in Wetter/Ruhr, dem führenden Hersteller von Reinigungsanlagen für Kühlwasserkondensatoren und Kühlwasserfilter für Kraftwerke. „Mit Hilfe von Dampf wird eine Kraftwerksturbine angetrieben. Dieser Dampf wird anschließend wieder vom gasförmigen in den flüssigen Zustand zurückgewandelt. Das passiert mit Hilfe der langen und dünnwandigen Rohre des Kondensators, die vom Kühlwasser durchströmt und mit Hilfe von Schwammgummikugeln belagfrei gehalten werden. Damit zudem das Kühlwasser nicht verunreinigt in das System kommt, gibt es vorgeschaltete Filter, die das Wasser von Plastikteilen, Vögelkadavern, Gräsern, Zivilisationsmüll usw. reinigen. Ein besonderer Schwerpunkt meiner Tätigkeit war die Entwicklung und Konstruktion einer neuen Baureihe von Kühlwasserfiltern“, berichtet Michael Weigand. Von 2002 bis 2007 leitete Weigand den Bereich Produkte der ZF Luftfahrttechnik in Kassel-Calden, einem Tochterunternehmen der ZF AG in Friedrichshafen (vormals Zahnradfabrik Friedrichshafen), die auf den Grafen Zeppelin zurückgeht. Die Firma ist heute weltbekannt als Automobilzulieferer und besitzt große Kompetenz in der Antriebstechnik. Der Bereich Produkte widmete sich hauptsächlich der Entwicklung von Getrieben für Helikopter sowie Prüfständen für Hubschraubergetriebe und Rotorblätter. Am 01.01.2008 wurde Michael Weigand zum Universitätsprofessor für Konstruktionswissenschaften/Engineering Design am Institut für Konstruktionswissenschaften und Technische Logistik berufen.

Forschungsschwerpunkt: Luftfahrtantriebstechnik und Maschinenakustik
 
Zwei Forschungsschwerpunkte möchte Professor Weigand an der TU Wien verstärkt behandeln und etablieren. Zum einen ist das die Luftfahrtantriebstechnik. Hierbei stehen vor allem Hubschraubergetriebe im Mittelpunkt. Während seiner Tätigkeit bei der ZF Luftfahrttechnik in Kassel arbeitete Weigand vor allem an der Leistungssteigerung existierender Getriebe und deren Wartung. „Die Getriebe eines Hubschraubers dürfen nie versagen, da dies unmittelbar Absturzgefahr bedeuten würde. Das erklärt, warum diese Getriebe z.B. im Vergleich mit einem PKW-Automatikgetriebe zwar relativ unkompliziert aufgebaut sind, aber trotzdem der größten Aufmerksamkeit bedürfen. Pro Jahr werden in etwa 100 bis 150 Stück dieser Getriebe für einen Hubschraubertyp gebaut. Mit den Getrieben der ZF sind die Hubschrauber der gesamten österreichischen Flugrettung ausgestattet. Wenn die Nutzlast der Hubschrauber erhöht werden soll, steigen auch die Anforderungen an das Getriebe“, erläutert Michael Weigand. Die Zeit von der Beauftragung zur Entwicklung und Herstellung eines Hubschraubergetriebes bis zu dem Zeitpunkt, wo das Getriebe lufttüchtig ist, beträgt mitunter zehn Jahre. Weigand: „Das Herstellungsverfahren ist anspruchsvoll. Man benötigt besondere Werkstoffe, hochreine Stähle und spezielle Fertigungsverfahren. Es wird in Leichtbauweise hergestellt; ein typisches Hauptgetriebe kann z.B. eine Leistung von 600 Kilowatt übertragen, obwohl es nur 145 kg wiegt. Ein guter PKW-Motor schafft zwischen 100 und 200 KW. Hier muss man viel Wissen aus den Maschinenelementen schöpfen. Wenn die Getriebe zu den vorgeschriebenen Wartungsintervallen wieder in das Werk zurückkommen, werden sie mehr oder weniger fast zu persönlichen Bekannten.“  
Die kontinuierliche Umsetzung neuer technischer Erkenntnisse und weiterentwickelter Entwicklungs- und Berechnungsmethoden hat es ermöglicht, die Lebensdauer von Getrieben und Komponenten beträchtlich zu verlängern. Viele Hubschrauber, die ursprünglich für 15 Jahre ausgelegt waren, sind aus diesem Grund seit 35 Jahren im Einsatz und werden noch weitere 30 Jahre fliegen können.
Ein anderer Schwerpunkt dreht sich um die Maschinenakustik. Weigand konnte in diesem Zusammenhang auch bereits eine Mitgliedschaft in der „American Helicopter Society“ erwirken. „Es ist eine kleine Branche und wir haben bestehende Kontakte zu den zwei Hubschrauberherstellern Eurocopter und Agusta. In Österreich betätigt sich eine ganze Reihe von Firmen in der Luftfahrt. So z.B. im Bereich der Drehflügler die Firma Schiebel, die den sogenannten Camcopter, einen unbemannten Helikopter herstellt und die Firma Pankl aus Kapfenberg, die im Zusammenhang mit Motorrennsport bekannt ist und andere Firmen mit Verbindungswellen beliefert. Auch die Firma Böhler in Kapfenberg ist ein großer Lieferant für die Luftfahrt“, fasst Professor Weigand zusammen. Darüber hinaus soll der bereits etablierte Forschungsschwerpunkt Rehabilitationstechnik um Querschnittsthemen zum Beispiel aus dem Bereich Flugrettung ergänzt werden.

Getriebe – die creme de la creme der Maschinenelemente

Eine andere antriebstechnische Neuheit und Entwicklung in der Luftfahrt sind die Kippflügel- oder Kipprotorflugzeuge. Das sind Flugzeuge, die senkrecht starten und landen können. Die Flügel werden gekippt und das Starten und Landen funktioniert wie bei einem Hubschrauber. Weigand: „Das ist ein Forschungsschwerpunkt u.a. der Firma Agusta. Es gibt noch keine Institution, die Leute speziell auf diese Technik ausbildet. Da hat man es mit anderen Werkstoffen und anderen Maschinenelementen zu tun. Das heißt wir können im Grunde genommen auch Leute nach dem Bedarf der Industrie entsprechend ausbilden.“ Professor Weigand betont darüber hinaus, dass man mit einer soliden Grundausbildung in den Maschinenelementen für viele technische Bereiche ein gutes Know-how mitbringt. „Obwohl Wissen sehr schnell veraltet, möchte ich meinen StudentInnen Grundzüge vermitteln und den richtigen Mix aus Theorie und Praxis, damit sie in der Berufswelt bestehen können. Gerade die technische Entwicklung der Hubschraubergetriebe ist aus Sicht der Maschinenelemente ein sehr anschauliches Beispiel. Hier kommt alles vor, alle Maschinenelemente sind in einem Getriebe versammelt. Die Studierenden lernen etwas über Kugellager, Schrauben, Wellen, Festigkeit, Dichtungen und Schmierstoffe. Sie müssen das auch alles anwenden können“, so Professor Weigand.

Engagiert im Rettungsdienst

Seinen Lebensmittelpunkt hat der aus Hessen stammende TU-Professor zurzeit im Rheinland, in der Nähe von Köln, wo er mit seiner Frau lebt. In Wien fühlt sich Weigand ebenfalls sehr wohl und schätzt die relaxte und höfliche Atmosphäre. „Wir sind momentan sehr viel unterwegs und sehen uns dabei gerne etwas an. Nebenbei bin ich im Rettungsdienst tätig und Mitglied einer Schützenbruderschaft, „das ist eine Mischung aus Feuerwehr und Kolping“. Meine Motivation ist hier, dass ich etwas für die Gemeinschaft tun möchte. Ich bin auch in der Jugendarbeit tätig“, so Weigand.