Antriebssysteme und Antriebstechnik

Propulsion bezeichnet in einem ingenieurwissenschaftlichen Kontext alle technische Lösungen zur Erzeugung von Schub zur Bewegung von Fahrzeugen oder Projektkörpern. In der Werkstofftechnik ist Propulsion vor allem über die Anforderungen an Struktur‑, Funktions‑ und Hochtemperaturwerkstoffe definiert.

Zentrale Klassen von Antriebssystemen sind thermische (z.B. Verbrennungsmotoren, Turbinen, Raketentriebwerke), elektrische (Elektromotoren, Linearantriebe) und chemisch‑elektrische hybride Antriebssysteme. Jede Klasse stellt spezifische Randbedingungen an Werkstoffe: hohe Temperaturen und thermomechanische Ermüdung bei Turbinen, hohe Stromdichten und Magnetfelder bei Elektromotoren, Korrosions‑ und Erosionsbeständigkeit bei raketengetriebenen Systemen.

Das Antriebssystemdesign koppelt aerodynamische bzw. hydrodynamische Anforderungen mit werkstofflichen Designkriterien. Optimiert werden Masse, Steifigkeit, Dauerfestigkeit, Schadenstoleranz und Herstellbarkeit. Moderne Propulsionskonzepte nutzen Faserverbundwerkstoffe, intermetallische Phasen, keramische Matrixverbunde, hochentropische Legierungen sowie funktionale Beschichtungen (z.B. Wärmedämmschichten) zur Erweiterung der Einsatzgrenzen.

Werkstoffwissenschaftliche Forschung im Bereich Propulsion adressiert u.a. Kriechverhalten, Oxidations‑ und Korrosionsmechanismen, Diffusion unter Last, Ermüdung bei hohen Frequenzen sowie Lebensdauervorhersage mit bruchmechanischen Konzepten. Zunehmend wichtig sind zudem Nachhaltigkeit, Recyclingfähigkeit und der Lebenszyklus von Werkstoffen in emissionsarmen oder elektrifizierten Antriebssystemen.

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