23 November 2017

Wie man 100.000 PS zähmt

Rolls-Royce Ingenieure testen das wohl
leistungsstärkste Luftfahrtgetriebe der Welt

Wie man 100.000 PS zähmt

„Oil check running.“ Stille. „Attitude to minus 35 degrees.” Stille. Dazwischen ein paar Worte zwischen den Ingenieuren im Kontrollraum. Sie sitzen vor Monitorblöcken aus bis zu sechs Bildschirmen. Sie beobachten flimmernde Diagramme, Detailaufnahmen einer Maschine, Tabellen und Textfelder. Die englischsprachigen Anweisungen kommen vom Band. Sie sind beim letzten Test der Power Gearbox aufgenommen worden. Das ist ein Getriebe, das Rolls-Royce als „das weltweit leistungsstärkste Luftfahrtgetriebe überhaupt“ vorstellt. Es soll die Effizienz der übernächsten Triebwerksgeneration für Flugzeuge mit dem Namen UltraFan steigern. Vor allem durch das Reduktionshauptgetriebe, das die Power Gearbox ist, soll das Triebwerk mit mindestens 25 Prozent weniger Treibstoff auskommen als die erste Generation der Trent-Großtriebwerke von Rolls-Royce.

Heute, zur Eröffnung des Testzentrums am Luftfahrtstandort Dahlewitz südlich von Berlin, begleitet die unaufgeregte Stimme des Testleiters die Besucher durchs Kontrollzentrum. Noch vor einigen Monaten hat sie einen Test geleitet, der das Getriebe auf dem Prüfstand nebenan auf eine Leistung von 70.000 PS gebracht hat. Unter Volllast sollen bis zu 100.000 PS möglich sein – ungefähr drei Mal mehr, als vergleichbare Getriebe für kleinere Triebwerke umsetzen. So viel jedenfalls, wie 100 Formel-1-Rennwagen zusammen leisten. So viel, dass Rolls-Royce für die Power Gearbox ein hoch spezialisiertes Testzentrum mit einem Leistungs- und Lageprüfstand aufgebaut hat, das diesen Superlativkräften Stand hält. Denn in den Prüfständen stehen Testmaschinen, die das Getriebe unter Maximalbedingungen prüfen. Dabei melden sie sekündlich Hunderte verschiedener Parameter an die Ingenieure im Kontrollraum.

100.000 PS starke Tests brauchen maximal viel Platz und Sicherheit

Wie muss so ein Testzentrum gebaut werden, das 100.000 PS aushalten kann? Zunächst einmal geräumig. Das ist jedenfalls der Eindruck, wenn der Blick nach oben im Lageprüfstand erst nach knapp 20 Metern auf die Deckenkonstruktion stößt. Sie kann zur Installation der Tests mit Kränen geöffnet werden. Auch unter der Erde hat das Gebäude so schnell kein Ende.

„Wir haben acht Meter tief in die Erde gebuddelt und etwa 1.000 Lkw-Ladungen Sand und Erde abtransportiert“, sagt Hendrik Schopp, operativer Projektleiter für das Testteam. Der 900 Kubikmeter große Fundamentblock aus Beton braucht Platz, ebenso die massiven Plattformen, auf denen die Testmaschinen installiert sind. 

Die Testmaschine im Lageprüfstand, Attitude Rig genannt, simuliert das Verhalten der Power Gearbox bei Neigungen bis zu 35 Grad in Längs- oder Querrichtung und bei vermindertem Luftdruck, wie er in bis zu 12.000 Meter Flughöhe entsteht. Schopp: „Wir haben eine Plattform, die wir mit einem 1,5 Megawatt-Motor zu jeder Seite neigen können. Wir können den Ölfluss sehen und ändern, die Öleffizienz testen, Öltemperaturen generieren und das Unwuchtverhalten beim Windmilling simulieren.“ So nennen Fachleute die Situation, in der das Triebwerk durch den Wind im Flug gedreht wird, ohne dass es selbst antreibt. Das Getriebe wird dabei von der verkehrten Seite angetrieben. Die Power Gearbox selbst ist dafür in einem Sicherheitsring fest installiert. „Der stellt sicher, dass selbst bei einem fatalem Fehler nichts passiert“, sagt der Ingenieur.

Testfehler mit erdbebenartigen Auswirkungen sind einkalkuliert

Was passieren kann, wenn Tests mit einer Leistung von 70.000 und mehr Pferdestärken schiefgehen, erklärt der operative Leiter der Testanlagen von Rolls-Royce, Dave Hogan, unter der hellgrauen Plattform des 35 Meter langen Leistungsprüfstands – dem Power Rig. Über den Köpfen der Besucher lagern 2.800 Tonnen Gewicht auf 88 massiven, schwarz gestrichenen Stahlfedern. „Wir müssen das Gebäude vor Fehlern schützen, denn Testen beinhaltet auch das Versagen von Bauteilen. Wir bringen hier Testobjekte bis zum Limit und weit darüber hinaus, um Vorhersagen überprüfen zu können. Wenn dabei ein schwerwiegender Fehler passiert, würde der Effekt seismisch sein“, sagt Hogan. Die Federn verhindern, dass der Effekt in der ganzen Region zu spüren ist. Schopp: „Auf dem Power Rig testen wir die Gearbox auf Herz und Nieren mit hohen Geschwindigkeiten und viel Drehmoment. Wenn wir sehr hohe Drehmomente haben, haben wir auch starke Schwingungen. Durch die 88 Dämpferelemente wird diese Schwingung isoliert. Dadurch haben wir keine Interferenz mit anderen Tests oder Schwingungen, die in andere Gebäude übertragen werden.“

Die Kontrolle der Schwingungen zählt der Maschinenbauingenieur zu einer der größten Herausforderungen für ihn und sein Team mit zwölf Ingenieuren aus neun Ländern. „Das und die Synchronisation aller Elemente, die beim Test bedient werden müssen – also das Ölsystem, das elektrische System, die Instrumentierung, Messtechnik und Dynamik – mussten wir in den Griff bekommen. Das ist uns schon beim zweiten Test perfekt gelungen.“

Teambuilding zwischen Synchronisation und Individualität

Ein Erfolg, den die Testingenieure gefeiert haben. „Wir sind eigentlich jeden Monat einmal zusammen unterwegs. Der größte Anlass zum Feiern war aber, die erste Gearbox getestet zu haben“, sagt Schopp. Damals sei die Erfahrung im Team noch nicht da gewesen, wie all die einzelnen Testbereiche am besten synchronisiert werden. „Mein Ansatz war: Jeder hat erstmal nur seinen Bereich im Blick. Ich versuche, die Schnittstelle zu sein. Und das hat funktioniert.“

Synchronisieren musste sich das Team auch untereinander. „Die Länder, aus denen die Kollegen kommen, sind mit unterschiedlichen Charakteren belegt. Dazu habe ich viele Workshops geleitet und alle in die gemeinsame Entwicklung eingebunden: Wie wollen wir operativ arbeiten, wie wollen wir die Kommunikation untereinander regeln?“ Zum Beispiel der Arbeitsbeginn: „Wir brauchen acht Leute, Ansonsten können wir nicht starten. Wenn wir dann noch auf einen warten, sind wir ineffizient. Wenn wir sagen, wir starten um acht Uhr, dann starten wir also um acht.“

Aber nicht nur den Konsens, auch die individuellen Stärken sucht der 40-Jährige. „Wir haben hier eine große Spielwiese für Ingenieure. Jeder soll seine Erfahrungen einbringen, seinen Stempel aufsetzen.“ Denn es gebe natürlich die frustrierenden Momente, in denen die Messtechnik nicht funktioniert oder die Elektrik. Da ist es gut, verschiedene Herangehensweisen und Erfahrungen im Team zu haben.

Deutsche Work-Life-Balance: für internationale Ingenieure eine neue Erfahrung

Testingenieur Wojciech Gurczynski hat neue Ansätze mitgebracht, als er vor einem halben Jahr dazukam. „Ich entwickle mich immer noch weiter, zum Beispiel habe ich zusätzlich Lean Management studiert. Dazu gehört ein System, in dem alles seinen festen Platz hat: Die Werkzeuge an den Testständen zum Beispiel liegen immer an ein und derselben Position. Genauso die Dokumente, die wir hier brauchen. So sind wir effizienter beim Testaufbau und hier in der Büroumgebung.“ In den Tests selbst kontrolliert der 27-Jährige das Ölsystem. Als Neuling hat der Pole einen Mentor im Team, der ihm hilft, sich im nahen Berlin einzuleben und der für alle Fragen zum neuen Job und zum neuen Wohnort da ist.

Kimberly Ring steht mit ein paar Besuchern vor einem Modell der Power Gearbox. Auch die Maschinenbauingenieurin aus Kalifornien wohnt erst seit wenigen Monaten in Berlin und bereitet sich hier in Dahlewitz auf ihre Rolle als künftige Testleiterin im Kontrollraum vor. „Ich hatte erst Bedenken wegen der Sprache. Und ans Deutschlernen muss ich mich immer noch gewöhnen“, sagt sie und lacht. „Aber die Menschen hier kommen aus aller Welt, wir sind alle in einer ähnlichen Situation. Es ist so einfach, Freundschaften zu schließen und Teil des Teams zu werden.“ Eine Wohnung finden, sich bei der Stadt anmelden, den kalifornischen Führerschein umschreiben lassen: Die 30-Jährige hat schon Bekanntschaft mit der deutschen Bürokratie gemacht. Aber auch mit der Arbeitszeiterfassung. „Das ist für mich neu. Die Work-Life-Balance in Deutschland ist wirklich gut. Das Unternehmen weiß meine Zeit zu schätzen: Jede Stunde, die ich auf der Arbeit verbringe, zählt.“

Auch die vergangenen Stunden zählen, in denen sie den Gästen der feierlichen Eröffnung des Testzentrums die Power Gearbox und die Prüfstände erklärt hat. Jetzt ziehen sie langsam von den Anschauungsmodellen und Erklärfilmen zu den Stuhlreihen, die zwischen den beiden Testständen aufgebaut sind. Ein Bass wummert leise, das Licht leuchtet in Rot und Blau bis an die Hallendecke weit über den Köpfen. Die Dolmetscherin hat sich in ihrer Kabine eingerichtet, um vom Englischen ins Deutsche zu übersetzen und umgekehrt, wenn der brandenburgische Wirtschaftsminister und die Rolls-Royce Chefs aus England und Deutschland ihre Eröffnungsreden halten.

Wer 70.000 PS beherrscht muss sich um Zukunftsfragen wie den Brexit nicht sorgen

Es geht um die verlässliche deutsche Industrie, den Zugang zum Mittelstand und zur Wissenschaft als Grund für die 80 Millionen Euro schwere Investition des britischen Unternehmens in das Dahlewitzer Testzentrum. Es geht um 12 Millionen Euro, die das Land neben weiteren Fördergeldern des Bundeswirtschaftsministeriums zum jüngsten Schritt auf dem Weg von der Wiese zum hochspezialisierten Teststandort Dahlewitz beigesteuert hat.

Und es geht um die 100 Ingenieurinnen und Ingenieure, die im Reduktionsgetriebe-Projektteam arbeiten – neben dem Testbereich vor allem in der Entwicklung. Von denen übrigens niemand befürchte, dass der Brexit Einfluss auf die Standortsicherheit hat, sagt Unternehmenssprecher Frank Martin Hein im Pausengespräch: „Es weiß zurzeit noch niemand, was dabei herauskommt. Die Mitarbeiter sehen aber, wie viel wir hier investiert haben. Und zwar für das Triebwerk der übernächsten Generation, das hier entwickelt wird. Das heißt, die Leute sehen die langfristige Perspektive.“

Schopp und ein paar seiner Teamkollegen waren vom Spatenstich für das neue Testzentrum an dabei. Ende 2014 war das, als der jetzige Standort auf dem Firmengelände tatsächlich noch grüne Wiese war. „Wir sind mit der ganzen Anlage und der Entwicklung aufgewachsen und haben schnell und fokussiert gearbeitet“, sagt Schopp. Bis zu den ersten Tests sind kaum zwei Jahre vergangen.

Dabei galt das, was Forschungs- und Entwicklungschef Simon Burr über die Entwicklung der Power Gearbox sagt, auch für die Testingenieure um Schopp: „They don’t tell you how to construct a gearbox with 70.000 hp – Sie sagen dir nicht, wie du ein Getriebe mit 70.000 PS konstruierst.“ Wie man so ein Getriebe testet? Schopp und seine Kollegen sind wohl die einzigen der Welt, die davon aus eigener Erfahrung erzählen können.

Text: Wiebke Bomas, Fotos: dpa/Picture Alliance/Jörg Carstensen, Werk