Spitzentechnologie made by MTU - MTU Aero Engines
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Spitzentechnologie made by MTU
Das Unternehmen –
Nummer eins in Deutschland
Die MTU Aero Engines ist Deutschlands führen- Dienstleister und unterhält Standorte auf der sam realisiert: Es entsteht eine komplett neue das PW800 konzipiert: Dieser Antrieb gehört
der Triebwerkshersteller und weltweit eine feste ganzen Welt. Triebwerksfamilie, die sich ganz besonders durch ebenfalls zur PurePower-Familie und basiert auf
Größe. Das Traditionsunternehmen, dessen einen sehr hohen Wirkungsgrad und geringe dem gleichen innovativen Kerntriebwerk.
Wurzeln bis zu den Anfängen der motorisierten Die MTU kooperiert mit den großen Triebwerks- Lärmemissionen auszeichnet. Der GTF ist nicht
Fliegerei zurückreichen, entwickelt, fertigt, ver- herstellern der Welt und ist in den wichtigen nur technologisch ein Quantensprung sondern Im militärischen Bereich ist die MTU der System-
treibt und betreut zivile und militärische Luft- nationalen und europäischen Technologiepro- auch auf dem Markt ein voller Erfolg: Airbus partner für fast alle Triebwerksprogramme der
fahrtantriebe sowie Industriegasturbinen. Der grammen engagiert. Gemeinsam mit Partnern bietet ihn für die A320neo an und Irkut für die Bundeswehr. Sie erfüllt sämtliche Systemfüh-
Unternehmenssitz befindet sich in München. aus Industrie und Wissenschaft arbeiten die MC-21; exklusiv zum Einsatz kommt er in der rungsaufgaben – angefangen bei der Bereitstel-
Antriebsspezialisten seit Jahrzehnten erfolgreich C Series von Bombardier, im Mitsubishi Regio- lung von Basistechnologien über die Entwicklung
Halfen Vorgängergesellschaften zu Beginn des daran, zivile Triebwerke noch umweltverträg- nal Jet und in den neuen E-Jets von Embraer. und Fertigung von Triebwerken und deren Kom-
20. Jahrhunderts den ersten Motorflugzeugen in licher zu machen – noch sparsamer, schadstoff- ponenten bis hin zur Instandhaltung – und bietet
die Luft, ist das Unternehmen heute in wesent- ärmer und leiser. Weitere zivile MTU-Aushängeschilder sind die umfassenden Kundendienst. Die wichtigsten
lichen Triebwerksbereichen technologisch füh- Triebwerke V2500 für die Airbus A320-Familie, militärischen Triebwerksprogramme sind das
rend: Hochdruckverdichter, Niederdruckturbinen, Mit ihrem breiten und ausgewogenen Produkt- das PW2000 für die Boeing 757 und die C-17, TP400-D6 des neuen Militärtransporters A400M,
Turbinenzwischengehäuse, Herstell- und Repa- portfolio ist die MTU in allen Schub- und Leis- das CF6-80 der Boeing 747 und der Airbus-Mo- das EJ200 des Eurofighters, der Tornado-Antrieb
raturverfahren made by MTU gehören weltweit tungsklassen vertreten. Star der zivilen Produkt- delle A310 und A330, der A380-Antrieb GP7000, RB199 und das MTR390 des Kampfhubschrau-
zum Besten, was es auf dem Markt gibt. Im palette ist der Getriebefan (GTF) PurePower® das GEnx für den Boeing 787 Dreamliner und bers Tiger. Beteiligt ist die MTU auch an den mili-
Bereich der Triebwerksinstandhaltung ist das PW1000G. Dieses innovative Antriebskonzept die Boeing 747-8 sowie das GE9X, der Exklusiv- tärischen GE-Antrieben F414, F110 und T408.
MTU-Maintenance-Netzwerk einer der größten wird von Pratt & Whitney und der MTU gemein- antrieb der Boeing 777X. Für Business-Jets wird
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Spitzentechnologie
made by MTU
Wachsende Mobilitätsansprüche von Milliarden
von Menschen, limitierte Rohstoffe und die sich
verschärfende Umweltproblematik fordern neue
Antriebslösungen, die über bestehende Konzepte
hinausgehen. Die Prognosen gehen von einem
jährlichen Wachstum des Passagierflugverkehrs
von rund fünf Prozent aus. Das bedeutet: Um die
Umweltbelastungen zu kompensieren, müssen
Flugzeuge und Antriebe noch sparsamer, sauberer
und leiser werden.
Der europäische Luftfahrtforschungsbeirat ACARE
(Advisory Council for Aviation Research and Inno-
vation in Europe) hat sich zu ehrgeizigen Zielen
für den Luftverkehr verpflichtet und diese in der
Strategic Research and Innovation Agenda (SRIA)
veröffentlicht; SRIA integriert die ACARE-2020- Kraftstoffsparender, emissionsärmer und leiser
und Flightpath-2050-Ziele: Bis zum Jahr 2050 dank Getriebefan – die A320neo von Airbus.
sollen Kraftstoffverbrauch bzw. CO2-Emissionen
pro Passagierkilometer um 75 Prozent reduziert
werden, der NOX-Ausstoß um 90 Prozent sinken welle mit Niederdruckverdichter und der antrei-
und der Lärm um 65 Prozent. Zugrunde gelegt benden Niederdruckturbine. Das erlaubt dem
werden die Werte des Jahres 2000. Fan mit seinem großen Durchmesser, langsamer
zu drehen, während gleichzeitig Niederdruckver-
dichter und -turbine erheblich schneller laufen.
Zukunftsantrieb Dadurch lassen sich geringere Fan-Druckverhält-
nisse und damit höhere Nebenstromverhältnisse
Getriebefan verwirklichen sowie alle Komponenten in ihrem
jeweiligen Drehzahl-Optimum betreiben. Das
Für die ambitionierten Ziele von morgen gibt es verhilft dem Getriebefan zu einem sehr hohen
heute schon Lösungen: Mit dem Getriebefan Gesamtwirkungsgrad, verringert Treibstoffver-
(GTF) realisieren Pratt & Whitney und die MTU den brauch und Kohlenstoffdioxidausstoß um je 16
Antrieb der Zukunft. Er basiert auf einer neuen Prozent und verkleinert den Lärmteppich um 75
Architektur: Der Clou ist ein Untersetzungsge- Prozent. Weiterer Vorteil: Da weniger Verdichter-
triebe zwischen dem Fan und der Niederdruck- und Turbinenstufen benötigt werden, wird der
Antrieb leichter; zudem sinken die Instandhal-
tungskosten.
Die MTU steuert zum GTF mit der schnelllaufen-
den Niederdruckturbine eine Schlüsselkompo-
nente bei. Das Besondere: Diese Technologie
beherrscht weltweit nur Deutschlands führender
Triebwerkshersteller. Dafür erhielt die MTU zwei
deutsche Innovationspreise. Des Weiteren hat die
MTU zusammen mit Pratt & Whitney einen neuen
achtstufigen Hochdruckverdichter entwickelt.
Die ersten vier Stufen stammen von der MTU.
Der komplette Kompressor entsteht in der inno-
vativen Blisk-Bauweise. Blisks (Blade Integrated
Disks) sind Hochtechnologie-Bauteile, bei denen
Scheibe und Schaufeln aus einem Stück be-
stehen. Diese Konfiguration ermöglicht höhere
Zum Getriebefan steuert die Festigkeit bei geringerem Gewicht und besseren
MTU Schlüsseltechnologien bei. aerodynamischen Eigenschaften. Die MTU hält
am GTF je nach Version einen Programmanteil
von bis zu 18 Prozent.
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Technologieagenda Claire Der dritte und letzte Claire-Schritt erfordert neu-
In ihrer Technologieagenda Clean Air Engine
artige Antriebskonzepte, die jenseits der bekann-
ten Gasturbinen liegen können. Die MTU erabeitet
MTU 4.0
(Claire) formuliert die MTU ihre Ziele sowie Um- gemeinsam mit Universitäten und anderen For- Neue Märkte, neue Geschäftsmodelle, neue Technologien: Die vierte Herausforderungen digitaler Technologien beschäftigt und lebt die Digitali-
setzungsmöglichkeiten für einen zivilen Antrieb, schungseinrichtungen Studien für diese Phase, industrielle Revolution eröffnet über alle Branchen hinweg neue Möglich- sierung in allen Geschäftsbereichen. So entsteht Schritt für Schritt die
der die SRIA-Umweltziele im Jahr 2050 erreicht: die ab 2050 beginnen soll. Es geht etwa um hoch- keiten. Die MTU zählt in der Luftfahrtbranche seit Jahrzehnten zu den Tech- MTU 4.0 – der führende deutsche Triebwerkshersteller im digitalen Zeitalter.
nologieführern. Frühzeitig hat sich das Unternehmen mit den Chancen und
40 Prozent weniger Kraftstoff und CO2-Emission effiziente Wärmekraftmaschinen mit extrem
sowie 65 Prozent weniger Lärm. In drei Etappen hohen Drücken oder die Einführung rekuperativer
Technologie 4.0 Arbeiten 4.0 Produktion 4.0 MRO 4.0
will man die SRIA-Ziele erreichen. Elemente zur Verbesserung des thermodynami-
In Entwicklung und Fertigung Die vierte industrielle Revolution Die Zukunft gehört der digitalen Digitale Technologien revolutio-
schen Kreisprozesses. Auch abgeschirmte Pro- sparen Simulationen Zeit und betrifft nahezu alle Beschäftigten. Fabrik. Mit intelligenter Maschinen- nieren die Instandhaltung von
15, 25, 40 Prozent weniger Kohlenstoffdioxid – pellerantriebe oder am Flugzeug verteilte Fans Ressourcen. Das virtuelle Trieb- Die MTU unterstützt ihre Mit- steuerung und additiven Fertigungs- Triebwerken: Schon heute lässt
das sind die Claire-Etappenziele. Im ersten Schritt sind denkbar. Hinzukommen technologische werk und der digitale Zwilling sind arbeiter auf vielfältige Weise beim verfahren hat die Zukunft bei der sich der MRO-Bedarf von morgen
wurde bis zum Jahr 2015 durch den Einsatz eines Lösungen wie alternative Kraftstoffe und auch zwei Beispiele für wegweisende Übergang in das digitale Zeitalter. MTU längst begonnen. an den Daten ablesen.
Getriebefans eine Reduzierung des Kraftstoffver- Schritte hin zum turboelektrischen Fliegen. An Veränderungen.
brauchs und damit der Kohlenstoffdioxid-Emis- allen Ideen arbeitet die MTU schon heute. Die
sionen um je 15 Prozent sowie eine drastische Umsetzung erfolgt auf der Grundlage von Leit-
Verkleinerung des Lärmteppichs anvisiert. Er- konzepten.
reicht werden tatsächlich höhere Werte: Kraft-
stoffverbrauch und CO2-Emissionen sinken um je
16 Prozent; die Verkleinerung des Lärmteppichs
liegt bei 75 Prozent. Für die nächste Etappe zei-
Technologieentwicklung
gen Konzeptstudien, dass auf Basis der Getriebe- Die MTU verfügt über eine hohe Innovationskraft:
fan-Triebwerkskonfiguration die erforderlichen Jährlich über 400 Patentanmeldungen im In- und
weiteren Verbesserungen möglich sind. So könn- Ausland und rund 200 Erfindungsmeldungen
te bis zum Jahr 2030 das Fan-Druckverhältnis zeugen davon. Durch konsequente Forschungs-
weiter reduziert und damit das Bypass-Verhältnis und Entwicklungsarbeit sichert die MTU ihren
weiter erhöht werden – von derzeit 12:1 auf bis Technologievorsprung und Unternehmenserfolg
zu 20:1. Zudem kann der thermische Wirkungs- langfristig ab. Es gilt, neue Produkte und Services
grad des Kerntriebwerks durch höhere Druck- erfolgreich am Markt zu platzieren und das in
und Temperaturverhältnisse weiter verbessert immer kürzerer Zeit. Das Tempo wird nicht zuletzt
werden. Das Gesamtdruckverhältnis will man durch zunehmende Digitalisierung und Vernet-
deutlich über den derzeit knapp erreichten Wert zung verschärft. Um neue technologische Mög- Digitaler Zwilling Virtuelles Triebwerk ICM²E – Werkstoff- und
von 50:1 steigern und gleichzeitig die erforder- lichkeiten rechtzeitig zu identifizieren, nutzt die Das digitale Ebenbild eines Pro- Virtuelle Triebwerkssimulationen Fertigungssimulation
liche Kühlluftmenge drastisch reduzieren. Wie MTU einen Technologieradar. Parallel dazu wer- dukts bündelt alle wichtigen werden eingesetzt, um Triebwerke Mit Simulationen sind erhebliche
man diese Ziele erreichen will, ist in der Leading den die zukünftigen Märkte, die Vorgaben politi- Informationen und wird von Daten ökoeffizenter zu machen und Einsparungen bei der Entwicklung
Technology Roadmap definiert. scher Luftfahrtstrategien und gesellschaftlichen aus der realen Welt gespeist. Das schneller auf den Markt zu brin- und beim Testen neuer Materialien
ermöglicht eine effiziente Opti- gen. und Fertigungsverfahren möglich.
Trends analysiert. Von den erzielten Ergebnissen mierung.
werden erste Entwürfe für zukünftige Triebwerks- auf europäischer Ebene sowie des Bundes-
Claire (Clean Air Engine} konzepte abgeleitet. Dann startet der MTU-Tech- ministeriums für Verteidigung, sind für die MTU
nologieprozess: Die einzelnen Fachbereiche ent- wichtige Pfeiler, um erfolgreich neue Technolo-
Indienst- Vortriebs- Kern- wickeln konkrete Technologiekonzepte, wobei die gien entwickeln zu können.
stellung erzeuger triebwerk 0% -20% -40% -60 % besten Ideen systematisch ausgewählt werden.
Alle Einzelprojekte formen die Leading Techno- Eine zunehmend größere Rolle spielt die Digitali-
Claire 1 2015 Getriebefan Gasturbine -15 % logy Roadmap der MTU, den Technologie-Fahr- sierung. Dieses Thema ist für die MTU kein Zu-
Getriebefan BPR ~ 12 OPR ~ 50 plan bis ins Jahr 2030. Entwicklungen, die darü- kunftskonzept, sondern wird bereits gelebt – über
-40%
ber hinausreichen, werden in sogenannten Leit- alle Geschäftsbereiche hinweg, von der Entwick-
konzepten festgehalten. lung über die Produktion bis zur Instandhaltung.
Claire 2 2030 Getriebefan Gasturbine -25 % Die Zielsetzung: Alle an der Wertschöpfung be-
Ultra Hochbypass BPR 15 - 20 OPR bis zu 70 Derzeit umfasst das Technologieportfolio der teiligten Bereiche sollen virtuell abbildbar, simu-
-50%
Triebwerk MTU rund 150 Einzelprojekte, an denen gleich- lativ berechenbar und intelligent vernetzt werden.
zeitig gearbeitet wird. Die starke Vernetzung mit So will man die Vorteile des Industrie-4.0-Ge-
Claire 3 2050 Integrierter Antrieb Hocheffiziente -40% industriellen Partnern und der Forschungswelt dankens nutzen, um das komplette Unternehmen
Integrierter Hoch- niedriger Wärmekraft- sowie eine nachhaltige Förderung durch die öf- noch durchgängiger und damit produktiver zu
spezifischer Schub maschine -65%
effizienter Antrieb fentliche Hand – national wie europäisch – etwa organisieren sowie noch flexibler aufzustellen.
CO2-Emission Lärmemission
im Rahmen des Luftfahrtforschungsprogramms
der Bundesregierung (LuFo) oder von Clean Sky
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Kernkompetenzen
Die MTU Aero Engines hat sich in wesentlichen tikel entwickelt. Bürstendichtungen erlauben zu-
Triebwerksbereichen technologisch an die Spitze dem technische Lösungen, die mit den bisher
gesetzt: Niederdruckturbinen, Hochdruckverdich- üblichen Labyrinthdichtungen nicht möglich sind.
ter und Turbinenzwischengehäuse made by MTU
gehören weltweit zum Besten, was es auf dem Weitere Trends: Zukünftig spielen aktive Systeme
Markt gibt. Weitere Kernkompetenzen des Unter- bei Verdichtern eine besondere Rolle: Diese Bau-
nehmens sind Hightech-Fertigungs- sowie In- gruppen können auf verschiedene Betriebszu-
standhaltungsverfahren. Zudem zeichnet den stände reagieren. Weitere Verbesserungen im
deutschen Triebwerkshersteller eine einzigartige aerodynamischen Design bei zugleich kleineren
Prüf- und Testingexpertise sowie seine System- Baugrößen tragen zu geringeren Kraftstoffver-
kompetenz aus. bräuchen bei. Integrale Bauweisen und neue
Werkstoffe sind der Schlüssel zu signifikanten
Gewichtseinsparungen.
Effiziente Verdichter
Die Hochdruckverdichter made by MTU gehören
zur Weltspitze. Seit über 30 Jahren entwickelt,
Ausgezeichnete Turbinen
fertigt, repariert und überholt die MTU diese Weltweiter Technologieführer ist die MTU bei
Komponente, die als Herzstück eines Triebwerks Niederdruckturbinen mit höchsten Wirkungsgra-
gilt. Die heutigen Verdichter werden in Blisk-Bau- den. Die Bandbreite reicht von konventionellen
weise ausgeführt – Scheibe und Schaufeln be- Modellen für Antriebe von Business-Jets über
stehen aus einem Stück. Diese Konfiguration hat Nutzturbinen für schwere Transporthubschrauber
bedeutende Vorteile: höhere Festigkeit, geringe- bis hin zu großen konventionellen Niederdruck-
res Gewicht, bessere aerodynamische Eigen- turbinen für Turbofantriebwerke von Mittel- und Konsequent arbeitet die MTU an der weiteren Optimierung ihrer Komponenten: Das Rig 456 ist ein triebwerksna-
schaften durch höhere geometrische Genauig- Langstreckenflugzeugen. Das Meisterstück der hes Modell der schnelllaufenden Niederdruckturbine für den Getriebefan. Mit ihm getestet werden neue
Technologien.
keiten der Schaufeln, kein Verschleiß am Schau- MTU ist die schnelllaufende Niederdruckturbine,
felfuß bzw. in der Scheibennut sowie Entfall der eine Schlüsselkomponente des Getriebefans: Ihre
Montagekosten. Aktuelle Aushängeschilder der Technologie ist weltweit einzigartig. rungen. Um den Anteil der Niederdruckturbine Boeing 747-8) und GE9X, den Exklusivantrieb der
Ingenieurskunst sind die militärischen Kompres- am Triebwerkslärm gering zu halten, werden Boeing 777X. Das Turbinenzwischengehäuse bil-
soren des Eurofighter-Antriebs EJ200 und des Zielsetzung für alle neuen Konzepte ist eine aus- Maßnahmen zur Lärmminderung untersucht, det den Kanal für das von der Hochdruckturbine
TP400-D6 im neuen Militärtransporter A400M. gewogene Auslegung bezüglich Wirkungsgrad, etwa die 3D-Profilierung von Schaufeln. in die Niederdruckturbine strömende Heißgas
Gewicht, Lärm, Kosten und Lebensdauer. Zur und ist im Betrieb extremen Belastungen ausge-
Der gemeinsam mit Pratt & Whitney entwickelte Senkung der Herstellkosten erforscht die MTU setzt – hoher mechanischer Beanspruchung und
zivile Hochdruckverdichter bildet das Herzstück
der neuen GTF-Triebwerksfamilie, die in Regional-
neue Bauweisen mit geringerer Komplexität.
Ebenfalls im Fokus stehen neue, leichtere Werk-
Turbinenzwischengehäuse hohen Temperaturen. Werkstoff und Konstruktion
müssen höchsten Ansprüchen genügen, was
und Business-Jets sowie in Flugzeugen für Kurz- stoffe für hohe Temperaturen, denn dadurch Im oberen Schubbereich punktet die MTU mit wiederum eine Fertigung auf höchstem Niveau
und Mittelstrecken eingesetzt werden. Mit ERCoat können bis zu zehn Prozent des Turbinengewichts Turbinenzwischengehäusen. Sie entwickelt und erfordert. Die hat die MTU in München aufgebaut.
hat die MTU für Hochwertbauteile wie Blisk-Ver- eingespart werden. Ein Beispiel: Rotorschaufeln fertigt diese äußerst anspruchsvolle Kompo-
dichterstufen eine neue Multilayerschicht zum aus Titanaluminid sind etwa halb so schwer wie nente für die Langstrecken-Triebwerke GP7000
Schutz vor Erosion durch Sand und Schmutzpar- herkömmliche Schaufeln aus Nickelbasislegie- (Airbus A380), GEnx (Boeing 787 Dreamliner und
Dichte Drähte: MTU-Bürstendichtungen verrin- Thermische Spritzschichten leisten einen ent- Die MTU punktet im oberen Schubbereich: Sie entwickelt und fertigt Turbinenzwischengehäuse
gern Leckagen um bis zu 90 Prozent. scheidenden Beitrag zur Erhöhung von Wir- für Langstreckentriebwerke, etwa für das GE9X, den Exklusivantrieb der Boeing 777X.
kungsgrad und Lebensdauer eines Triebwerks.
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Fertigung einmalig, zum Großteil patentiert und unter dem
Markennamen MTUPlus Repairs bekannt. Das
Triebwerke sind Hightech-Produkte, die innovative Portfolio umfasst über 15.000 verschiedene Ver-
Herstellverfahren erfordern. Die MTU beschäf- fahren. Bei der Entwicklung neuer Reparatur-
tigt sich mit der gesamten Bandbreite von der verfahren kann die MTU auf eine einzigartige
Verfahrensentwicklung über neue Prüf- und Kompetenz aus der Entwicklung und Fertigung
Messmethoden bis hin zur Automatisierung und zahlreicher Triebwerksprogramme zurückgreifen.
Fertigungsplanung. Zu den wichtigsten Hightech-
Verfahren gehören das Laserformbohren zur Für die MTU Maintenance wurde das „Engine
Realisierung von Kühlluftbohrungen in Hochdruck- Trend Monitoring System“ entwickelt, bei dem
turbinenschaufeln sowie Adaptives Fräsen, Reib- die wichtigsten Betriebsdaten, wie Druck, Tem-
schweißen und Präzises Elektrochemisches Ab- peratur oder Vibrationen, durch den Triebwerks-
tragen (Precise Electrochemical Machining = regler aufgezeichnet, per Funk oder E-Mail in ein
PECM) zur Fertigung von Blisks. Die MTU ist welt- Netzwerk am Boden eingespeist und permanent
weit einer der führenden Hersteller von Blisks mit den idealen Triebwerksdaten verglichen wer-
und betreibt in München eines der modernsten, den. Wird eine Abweichung festgestellt, können
zukunftsweisenden Fertigungssysteme für Ver- Reparaturen rechtzeitig eingeleitet werden. Grö-
dichterrotoren in dieser Bauweise. ßere Folgeschäden und kostspielige Reparaturen
bleiben aus.
Zunehmend an Bedeutung gewinnen additive Ver-
fahren – etwa das selektive Laserschmelzverfah-
ren. Damit können komplexe Bauteile weitgehend
ohne den Einsatz klassischer Werkzeuge herge-
Erprobung und
stellt werden. Weitere Vorteile: deutlich größere Instrumentierung
Designfreiheit, kürzere Produktionszeiten, schnel- Die MTU ist einer der führenden Blisk-Hersteller der Welt. Titan-Blisks entstehen im Blisk-Kompetenzzentrum in München, dem weltweit modernsten Fertigungs-
lere Innovationszyklen, leichtere, funktionalere Ob militärisch oder zivil: In der Triebwerkser- system dieser Art. Es verfügt über einen hohen Automatisierungsgrad sowie ein intelligentes Steuerungs- und Logistiksystem.
Bauteile und geringere Entwicklungskosten. Die probung deckt die MTU den gesamten Bereich der
MTU fertigt additiv bereits Serienteile für den Validierung und Zulassung ab. Getestet werden
A320neo-GTF. Werkstoffe, Bauteile, Komponenten und kom-
plette Triebwerke. Das Unternehmen verfügt über
Systemkompetenz meinschaftsunternehmen von MTU und Safran
Electronics & Defense. In ihm werden die Fähig-
eine einzigartige Expertise auf Spitzenniveau. Das In modernen Flugantrieben kommt der Trieb- keiten beider Unternehmen gebündelt. Dabei
Instandhaltung Leistungsspektrum umfasst Konzeption, Aufbau,
Versuchsdurchführung und Datenauswertung.
werksregelung und -überwachung eine zuneh-
mend größere Bedeutung zu, um das Fluggerät
bietet AES das komplette Leistungsspektrum
von Auslegung, Erprobung und Zulassung sicher-
In der Instandhaltung ziviler Flugtriebwerke und Für die verschiedenen Erprobungen stehen der sicher und wirtschaftlich zu betreiben. Die MTU heitskritischer Software und Elektronik an. Bei
Industriegasturbinen ist die MTU weltweit einer MTU eigene Hightech-Prüfstände zur Verfügung, besitzt auf diesem Gebiet über 30 Jahre Erfahrung der MTU verbleibt die Fähigkeit zur Spezifikation
der größten Anbieter. Die Aktivitäten sind unter genutzt werden aber auch Testeinrichtungen bei aus der Entwicklung militärischer Triebwerke. Ihr des Regelungs- und Überwachungssystems sowie
dem Dach der MTU Maintenance gebündelt. Die Partnerinstitutionen. Zum Einsatz kommt neueste Spektrum umfasst das Gesamtsystem „Regelung die Fertigung und Instandsetzung der Elektronik-
Hightech-Reparaturen der MTU sind weltweit Messtechnik: Anspruchsvolle Testprogramme und Überwachung“, elektronische und hydrauli- geräte.
werden selbst entwickelt und durchgeführt – auch sche Subsysteme und Geräte einschließlich der
die dafür notwendige innovative Instrumentierung. zugehörigen Software. Die Kompetenzen reichen
Die MTU betreut auch die Triebwerksintegration von der Geräte-, Software und Systementwicklung
und die Flugerprobung von Prototypen. Dies ge- bis hin zur Systemvalidierung, Serienbetreuung
schieht in enger Kooperation mit den Partnern und Instandhaltung.
und Zellenherstellern.
Auch in zivilen Triebwerken ist es vorteilhaft,
Ein Trend in der Erprobung ist die zunehmende mechanische und hydraulische Komponenten
Digitalisierung: Dank optimierter Rechenmodelle durch elektrische zu ersetzen, da sie effizient,
werden Versuche zunehmend simuliert, um auf- flexibel positionierbar und intelligenter sind. Die
wändige und kostenintensive Nachweistests zu More Electric Engine der Zukunft mit ihrer Viel-
vermeiden. zahl an Sensoren, Motoren und Steuerelementen
stellt das Powermanagement, die Regelungs-
technik sowie die Überwachung der Triebwerke
vor neue Herausforderungen.
Zum langfristigen Erhalt der Regler-Kompetenz
wurde das Joint Venture AES (Aerospace
Embedded Solutions GmbH) gegründet, ein Ge-
Instandsetzung auf höchstem Niveau: Hightech- Die MTU hat nicht nur das PECM-Verfahren zur Herstellung von Nickel-Blisks entwickelt –
Laserverfahren ermöglichen präzises Bohren sondern auch die Maschinen, die in München im Einsatz sind.
und Schweißen.
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Forschung und Entwicklung
Die MTU Aero Engines arbeitet seit Jahrzehnten Gefragt sind nur die besten Metalle sowie ganz
an neuen Technologien und gestaltet damit die neue Werkstoffklassen. Im Fokus hat die MTU
Zukunft der Luftfahrt aktiv mit. Sie war immer Intermetalle sowie keramische Verbundstoffe für
wieder Schrittmacher des technologischen Fort- die Herstellung von Turbinenschaufeln, -scheiben
schritts. Die Forschungs- und Entwicklungsarbeit und -gehäusen. Mit ihren Erfahrungen aus der
erfolgt in enger Kooperation mit bedeutenden Titanaluminid-Industrialisierung hat das Unter-
Akteuren der Branche – Industrie- und For- nehmen eine gute Basis für eine erfolgreiche Ent-
schungspartnern – und im Rahmen von Techno- wicklung eines neuen Werkstoffs bis zur Serie
logieförderprogrammen. Basis ist die MTU-Tech- geschaffen. Ein Werkzeug wird auch hier immer
nologie-Roadmap – sie gibt den Fahrplan vor. wichtiger – die Simulation.
Additive Fertigung
Leading Per selektivem Laserschmelzen fertigt die MTU
bereits Boroskopaugen für das Getriebefan-Trieb-
Technology Roadmap werk PW1100G-JM des Airbus A320neo in Serie.
Das Bauteilspektrum soll sukzessiv erweitert
Der Fortschritt im Triebwerksbau beruht im We- werden: Additiv hergestellte Dichtungsträger, die
sentlichen auf den beiden physikalischen Stell- in Hochdruckverdichtern zum Einsatz kommen,
größen Vortriebswirkungsgrad und thermischer sind der erste Schritt in diese Richtung. Weitere
Wirkungsgrad sowie Gewicht und Zuverlässigkeit. Bauteile wie Lagergehäuse, Halterungen und
Die Entwicklungsarbeit der MTU zielt auf alle Streben sollen folgen. Zudem gilt es, die Prozess-
diese Stellgrößen ab. Jede Neuentwicklung opti- qualität zu verbessern: Geschehen soll das durch
miert den Kraftstoffverbrauch, die Schadstoff- eine Erweiterung der Online-Kontrolle sowie die
und Lärmemissionen sowie die Herstell- und In- Verbesserung der Oberflächengüte.
standhaltungskosten. In ihrer Leading Technology
Roadmap hat die MTU ihren Fahrplan bis zum Virtuelle Auslegung und Fertigung
Jahr 2030 festgelegt und die Stoßrichtung klar Die MTU wird 4.0: Ziel der MTU ist es, die Digi-
definiert: Es geht um die Weiterentwicklung und talisierung in den Bereichen Entwicklung, Werk-
Optimierung der MTU-Komponenten Hochdruck- stofftechnik, Fertigung und Instandhaltung aus-
verdichter, schnelllaufende Niederdruckturbine zuweiten. Langfristig sollen alle Bereiche der
und Turbinenzwischengehäuse. Schlüsseltechno- kompletten Wertschöpfungskette – angefangen
logien dafür sind neue leichte Hochtemperatur- von der Produktentwicklung über die Fertigung
werkstoffe, additive Herstellverfahren sowie vir- bis hin zur Instandhaltung – untereinander und
tuelle Auslegung und Fertigung. Rund 150 Tech- miteinander vernetzt und virtuell abgebildet wer-
nologieprojekte wurden definiert. den. Dadurch sollen die Entwicklung und Herstel-
lung immer komplexerer Produkte schneller und
Hochtemperaturwerkstoffe effizienter werden. ICM2E (Integrated Computa- Additive Fertigung in Serie: Die MTU stellt Boroskopaugen für die schnelllaufende Niederdruckturbine des A320neo-Getriebefans her.
Die neuen Materialien für die Triebwerke der tional Materials & Manufacturing Engineering) ist
nächsten Generation müssen leicht und hitze- der Einsatz von Simulationsverfahren zur Werk-
resistent sein. Sie sollen bis zu zehn Prozent stoffentwicklung und Fertigung, um auf kosten-
weniger Gewicht ermöglichen und noch höhere und zeitaufwändige Versuchsreihen zu verzich- Durchgängigkeit im Engineering erreichen (Stich-
Temperaturen aushalten – mehrere 100 Grad. ten. Life Cycle Engineering soll eine digitale wort: Virtual Engine/4.0 Produktentwicklung). MTU’s Leading Technology Roadmap
Dabei entsteht parallel zu den realen Bauteilen
jeweils ein digitaler Zwilling, in dem alle Daten • Hohes Gesamtdruckverhältnis/kleine Bauweise
Integriertes
aus der kompletten Wertschöpfung von der Ent- • Verbesserte Aerodynamik
Produkte
Kompressionssystem
Simulation von additiver Fertigung wicklung bis zur Instandhaltung einfließen. Tech- • Aktive/passive Features
nologien zur intelligent vernetzten Produktion und Optimale • Verbesserte Aerodynamik und Akustik
Temperature at timestep = 1000500 Temperature at timestep = 1000500
zum Engineering sind unter der digitalen Fabrik schnelllaufende • Integrierte variable Systeme
250 3.000 250 45
zusammengefasst. Hier geht es um die Simula- NDT und TCF • Umweltfreundliche Beschichtungen
2.800 40
2.600
200
2.400
200 35 tion von Fertigungsprozessen und Werkzeugent-
30 • Hochtemperaturbeständige Schaufeln und Scheiben
Schlüsseltechnologien
150 2.200 150 wicklungen aber auch aller Wertströme. Leichte Hoch-
Y/∆Y
Y/∆Y
2.000 25 • Leichtgewichtige Schaufeln für die hinteren Stufen
100 1.800 100
20 temperaturwerkstoffe
1.600 15 • Keramische Strukturen
50 1.400 50 10
1.200 5 • Laser/EBM Fertigung und Reparatur
0 1.000 0 0 Additive
In ihrer Leading Technology Roadmap hat die MTU den Fertigung • Online-Kontrolle der Prozessqualität
0 50 100 150 200 250 300 350 I(K) 0 50 100 150 200 250 300 350 0°
Technologiefahrplan bis zum Jahr 2030 definiert: Es geht • Oberflächenbehandlungen
X/∆x X/∆x
um die Optimierung von Hochdruckverdichtern, schnell-
laufenden Niederdruckturbinen und Turbinenzwischen- Virtuelle • ICM2E (Prozess- und Werkstoffsimulation)
gehäusen. Schlüsseltechnologien sind neue Werkstoffe, Auslegung & Fertigung • Digitale Fabrik 4.0
Bei additiven Fertigungsverfahren kann die Homogenität der Elemente im Metall eines Bauteils mittels additive Herstellverfahren sowie virtuelle Auslegung und • Life Cycle Engineering
Simulation getestet werden. Fertigung.
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Technologie-
Förderprogramme
Die MTU ist in den wesentlichen Forschungsvor-
haben auf nationaler und europäischer Ebene
aktiv. Maßgeblich beteiligt ist sie am deutschen
Luftfahrtforschungsprogramm sowie den EU-For-
schungsprojekten Clean Sky, ENOVAL, LEMCO-
TEC und E-BREAK.
Luftfahrtforschungsprogramm
Beim Luftfahrtforschungsprogramm (LuFo) der
Deutschen Bundesregierung ist die MTU ein in-
dustrieller Hauptpartner. Sie arbeitet mit Univer-
sitäten und Instituten zusammen und konzentriert
sich auf die Entwicklung neuer Technologien für
Hochdruckverdichter und Niederdruckturbinen,
um deren Wirkungsgrad weiter zu erhöhen. LuFo- Der Clean-Sky-Triebwerksdemonstrator SAGE 4 wurde
Fördergelder haben bereits bei der Entwicklung zum Teil in München montiert.
der erfolgreichen GTF-Technologien der MTU
eine wesentliche Rolle gespielt und auch bei der
Optimierung von Blisk-Fertigungsverfahren. fünf Prozent und eine Lärmminderung um bis zu
1,3 dB zu realisieren. Erreicht werden sollen
Clean Sky diese Einsparungen durch höhere Nebenstrom-
Clean Sky 1 war das größte europäische Luft- verhältnisse zwischen 12 :1 und 20 :1 sowie ein
fahrt-Forschungsprogramm, das je gestartet höheres Gesamtdruckverhältnis zwischen 50 :1
wurde – mit über 600 Partnern. Es hat sechs so- und 70:1. Die MTU konzentriert sich auf die Inte-
genannte Integrated Technology Demonstrators gration und Optimierung des Expansionssystems
(ITDs) und einen Technology Evaluator umfasst. bestehend aus den Komponenten Turbinenzwi-
Im Rahmen des ITD SAGE (Sustainable And Green schengehäuse, Niederdruckturbine und Turbinen-
Engines) wurden fünf Triebwerks-Demonstratoren austrittsgehäuse.
in unterschiedlichen Leistungsklassen und für
verschiedene Marktsegmente aufgebaut und LEMCOTEC
getestet. Einen Demonstrator hat die MTU ver- Im Rahmen von LEMCOTEC haben 35 europä-
antwortet – SAGE 4. Zusammen mit Partnern ische Partner an einer weiteren Steigerung des
Die MTU verfügt über eine einzigartige wurde der Getriebefan weiterentwickelt, insbe- Gesamtdruckverhältnisses gearbeitet, um den
Prüfexpertise: Getestet werden Bauteile, sondere durch zukunftsweisende Verdichter- und thermischen Wirkungsgrad zukünftiger Triebwer-
Komponenten und komplette Triebwerke.
In München betreibt die MTU mehrere Turbinentechnologien. Das Programm wurde ke weiter zu verbessern. Die MTU beschäftigte
Prüfstände für komplette Triebwerke 2008 gestartet und hat eine Laufzeit bis 2017. sich mit Auslegung, Aufbau und Test eines neuen
(Foto links) und Komponenten. Das Rig Seine Fortschreibung findet es in Clean Sky 2, Hochdruckverdichters, der sich durch ein bisher
268 dient der Weiterentwicklung des das seit 2014 läuft und bis 2020 für die MTU ein unerreichtes Druckverhältnis, leichtere Hoch-
GTF-Hochdruckverdichters (Foto oben).
wichtiges Technologie-Förderprogramm ist. Die temperaturwerkstoffe sowie ein fortschrittliches
MTU hat hier ihre Rolle ausgebaut und agiert als Sekundärluftsystem auszeichnet.
eines von 16 Lead-Unternehmen (OEMs). Gear-
beitet wird an zwei Demonstratoren, um Techno- E-BREAK
logien für die nächste Generation von Getriebe- Das EU-Technologieprogramm E-BREAK trägt
fan-Triebwerken zu entwickeln und zu testen. Die dazu bei, den Brennstoffverbrauch und die CO2-
MTU konzentriert sich wieder auf die Komponen- Emissionen künftiger Antriebe weiter zu redu-
ten Verdichter und Turbine. zieren und die Lebensdauer zu verlängern. 42
Partner entwickeln Komponenten und Triebwerks-
ENOVAL systeme, wie Dichtungs-, Werkstoff- und Zu-
ENOVAL (ENgine mOdule VALidators) wurde standsüberwachungstechnologien, weiter. Das
2013 gestartet, ist auf vier Jahre ausgelegt und Programm läuft unter dem 7. EU-Rahmenpro-
steht unter der Leitung der MTU. 35 europäische gramm; gestartet wurde im Jahr 2012. Die MTU
Partner aus Industrie, Forschung und Lehre ent- engagiert sich bei den Themenkomplexen An-
wickeln neue Technologien für Niederdruckkom- streifsysteme, Simulationsmethoden, Entwicklung
ponenten für mittlere, große und sehr große des Leichtbauwerkstoffes Titanaluminid sowie
Turbofans, um eine CO2-Reduzierung um bis zu Triebwerksüberwachung.
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Technologienetzwerk DLR-Institut für Test und Simulation für
Gasturbinen
Die MTU pflegt eine enge Zusammenarbeit mit Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt
Instituten und Hochschulen. Davon profitieren plant in Augsburg ein Institut für Test und Simu-
beide Seiten: Die grundlagenorientierte Arbeit der lation für Gasturbinen aufzubauen, das die MTU
Forschungseinrichtungen bekommt Praxisbezug intensiv nutzen wird. Die Idee des neuen Zen-
und die MTU kann bei langfristigen Aufgaben- trums ist, numerische Simulationsverfahren
stellungen auf die Expertise der Wissenschaftler („Virtual Engine“) mit experimentellen Verfahren
zurückgreifen. Die Netzwerkstrategie stützt sich auf Prüfständen so zu validieren, dass zukünftige
auf die Trendforschung und Entwicklung visio- Auslegungen mit deutlich geringerem Testauf-
närer Triebwerkskonzepte im Bauhaus Luftfahrt, wand möglich sind. Dazu werden Hochleistungs-
die Konzentration der Grundlagenforschung bei rechner für hochauflösende und gekoppelte
wenigen Spitzeneinrichtungen sowie den bran- Simulationen im Bereich der Aerodynamik, Struk-
chenübergreifenden Erfahrungsaustausch mit turmechanik und Werkstoffmechanik beschafft.
Experten. Außerdem werden zwei moderne Prüfstände
errichtet. Das Institut ist ein wichtiger Baustein
Bauhaus Luftfahrt zur Stärkung der Forschungslandschaft „Virtual
Als international ausgerichtete Ideenschmiede Engine“. Substanziell unterstützt wird das Vor-
entwickelt das Bauhaus Luftfahrt innovative Lö- haben von der Bundesregierung und vom Frei-
sungsansätze für Lufttransportsysteme der Zu- staat Bayern.
kunft. Die Experten erarbeiten unter anderem
visionäre Flugzeugkonzepte und untersuchen öko- Fraunhofer-Institute
logische Perspektiven der Luftfahrt, etwa alter- Die Zusammenarbeit mit verschiedenen Fraun-
native Kraftstoffe sowie revolutionäre Zukunfts- hofer-Instituten im gesamten Bundesgebiet ist
technologien und die gesellschaftspolitischen ein Schwerpunkt der MTU-Kooperationen – ins-
Treiber der Luftfahrt. Erfolgsfaktoren sind das besondere bei Fertigungs- und Werkstofftechno-
Zusammenspiel der im Hause angesiedelten logien. Die Fraunhofer-Gesellschaft ist mit ihren
Disziplinen sowie das Arbeiten in einem globalen weitgefächerten Kompetenzen ideal aufgestellt,
Netzwerk aus Industrie und Forschung. Gegrün- um für die MTU industrienahe Forschungsauf-
det wurde das Systemhaus 2005 von den Unter- träge zu bearbeiten.
nehmen EADS, Liebherr-Aerospace, MTU Aero
Engines und dem Freistaat Bayern; hinzugekom-
men ist die IABG.
Kompetenzzentren
Strategische Allianzen mit Forschungspartnern
sollen die Innovationsfähigkeit der MTU langfristig Von der engen Zusammenarbeit der MTU mit Hochschulen und Forschungseinrichtungen profitieren alle Seiten – auch der wissenschaftliche Nachwuchs.
sichern und die Verzahnung zwischen Hochschule
und Industrie weiter fördern. Durch frühzeitige
Praxisnähe will die MTU kontinuierlich Nachwuchs
qualifizieren. Mit führenden deutschen Hochschu-
len und Forschungseinrichtungen hat sie sechs
Kompetenzzentren für spezielle Aufgaben ge-
gründet. Bei der Auswahl der Partner wurde auf
herausragende fachliche Qualifikation und lang-
jährige Erfahrung geachtet: Die RWTH Aachen
beschäftigt sich mit den Bereichen Verdichter &
Fertigung, das Deutsche Zentrum für Luft- und
Raumfahrt (DLR) Köln mit Antriebssystemen, die
Technische Universität München mit Bauweisen,
die Universität der Bundeswehr München mit mili-
tärischen Antrieben und die Universität Stuttgart
mit Turbinen-Testing & Thermodynamik. Die
Leibniz Universität Hannover und das Laser Zen-
trum Hannover bearbeiten die Themenschwer-
punkte Turbine & Maintenance Repair.
Netzwerker: Die MTU setzt auf interdisziplinären Bei der MTU erhält die grundlagenorientierte Arbeit von Forschungseinrichtungen Praxisbezug: Viele Studenten
Erfahrungsaustausch. fertigen hier Forschungsarbeiten an.
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Antriebe der Zukunft Flughafen von morgen
Seit den 1960er-Jahren ist der Kraftstoffver-
brauch von Triebwerken um mehr als 45 Prozent
verringert worden. Zu dieser erfolgreichen Ent-
wicklung hat die MTU maßgeblich beigetragen
und will das auch weiterhin tun. Mit dem Getrie-
befan realisieren die MTU und Pratt & Whitney
den zivilen Antrieb der Zukunft.
Die Zukunftstrends: Neue zivile Triebwerke wer-
den noch größere Fans mit geringem Druckver-
hältnis haben, um den Vortriebswirkungsgrad zu
verbessern. Das erfordert konsequenten Leicht-
bau und einen Flugzeugentwurf, der die größeren
Abmessungen berücksichtigt. Im Inneren des
Triebwerks werden die Drücke und Temperaturen
steigen, um den Wirkungsgrad weiter zu opti-
Planetengetriebe: Clou des mieren. Das erfordert unter anderem neue Werk- Hat eine große Zukunft – der Getriebefan.
Getriebefans. stoffe und Beschichtungen. Weitere Optimierun-
gen will man bei Zuverlässigkeit, Herstell- und
Instandhaltungskosten erzielen. Darüber hinaus-
gehende, langfristige Verbesserungen verspre- Im militärischen Bereich werden unterschiedliche
chen verteilte und integrierte Antriebe sowie eine Anwendungen eine Rolle spielen. Sie reichen
hocheffiziente Wärmekraftmaschine, z.B. mit von klassischen Turbofans mit niedrigem Neben-
Variable Cycle, rekuperativen Elementen, Kombi- stromverhältnis für Kampfflugzeuge bis zu fort-
prozessen oder hybriden Elementen. schrittlichen Wellenleistungstriebwerken für Hub-
schrauber und Turboprop-Flugzeuge, wie den
Die MTU verfolgt alle technischen Möglichkeiten Militärtransporter A400M. Antriebe für unbe-
zur Verbesserung von Flugantrieben und prüft mannte Flugsysteme bestimmen innerhalb der
sie auf technische Realisierbarkeit, darunter auch EU derzeit die militärische Technologie-Entwick-
elektrische Antriebssysteme. Aktiv unterstützt lung. Die MTU bringt ihre umfassende Expertise
sie die Entwicklung alternativer Kraftstoffe. Auf ein und arbeitet als zuverlässiger Partner maß-
absehbare Zeit wird es zur Fluggasturbine – in geblich an nationalen und internationalen Studien Die Wissenschaftler des Bauhaus Luftfahrt haben ein neues, umfassendes Flughafen- und Flugzeugkonzept entwickelt: Ziel von „CentAirStation“ und
weiter optimierter Version – als Antrieb großer mit, etwa dem European Technology Acquisition „CityBird“ ist es, die Vorgabe der Europäischen Kommission für das Jahr 2050 zu erreichen. 90 Prozent aller Reisenden in Europa sollen dann inner-
halb von vier Stunden von Tür zu Tür kommen.
Verkehrsflugzeuge keine Alternative geben. Programme (ETAP).
Zukunftstrend: Das System eines Kampfflugzeugs Beitrag dazu leisten, dass die Verfügbarkeit künf-
ist auf maximale Leistung in Extremsituationen tiger militärischer Triebwerke steigt und ihre Be-
ausgelegt. Das Konzept der Variable Cycle Engine triebskosten sinken.
versucht mit Hilfe aktiver Systeme das Triebwerk
individuell auf verschiedene Betriebszustände
einzustellen. Zu den notwendigen Entwicklungen
zählen variable Komponenten (Nebenstromkanal,
Tradition verpflichtet
Fan oder Düse) oder verstellbare Bauteile (Leit- Der Name MTU steht für Triebwerkstechnologie
schaufeln). Die Herausforderung besteht darin, auf höchstem Niveau. Dank ihrer einzigartigen
diese Systeme mechanisch und elektronisch zu- Expertise und Innovationsstärke hat sich die
verlässig zu integrieren. MTU die Technologieführerschaft in wesentlichen
Bereichen erarbeitet und sich als verlässlicher
Auch im militärischen Bereich wird sich der Trend Partner in der Branche etabliert. Damit das so
zu höheren Drücken und Temperaturen im Trieb- bleibt, investiert sie in vielfältige technologische
werk fortsetzen; neue Werkstoffe und Schicht- Aktivitäten, neue Produkte und Leistungen und
systeme sind auch hier der Wegbereiter zu leis- stellt damit die Weichen für die Zukunft. Den
tungsfähigeren und haltbareren Triebwerken. Fortschritt der Luftfahrt voranzutreiben ist für
Fortschritte bei der Datenermittlung, Weitergabe das deutsche Unternehmen eine Tradition, die
und Verarbeitung werden einen wesentlichen verpflichtet.
So könnte ein Flugzeug der Zukunft aussehen: Studie von Airbus.
18 19GER 11/17/MUC/02000/DE/EB/D MTU Aero Engines AG Dachauer Straße 665 80995 München • Deutschland Tel. +49 89 1489-0 Fax +49 89 1489-5500 info@mtu.de www.mtu.de
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