Wenn ein Raumfahrzeug mit mehrfacher Schallgeschwindigkeit in die Erdatmosphäre eintritt oder in einer Gasturbine Kraftstoff verbrennt, entstehen in kürzester Zeit gewaltige Temperaturen. Um solche Systeme sicher und sparsam zu bauen, müssen Ingenieurinnen und Ingenieure genau wissen, wie sich die Wärme an der Oberfläche verhält. Das Problem: Diese Wärmeprozesse dauern oft nur den Bruchteil einer Sekunde und ließen sich bisher kaum präzise messen.
Für die Lösung dieses Problems erhält die Nachwuchswissenschaftlerin Claudia Hofmann den 1. Platz beim BayWISS-Preis 2026 im Verbundkolleg Energie. In ihrer Doktorarbeit, für die sie knapp vier Jahre lang an unserer Hochschule geforscht hat, entwickelte die gebürtige Landshuterin ein neues Messverfahren. Es macht solche extrem schnellen Wärmeübertragungsprozesse erstmals vollständig sichtbar.
Zwei Werte auf einmal im Blick
Bisher standen Forschende vor einem Dilemma: Wer bei extremen Geschwindigkeiten gleichzeitig die Temperatur und die übertragene Wärmemenge pro Zeit erfassen wollte, musste meist verschiedene Sensoren kombinieren. Für Vorgänge, die sich im Bereich von millionstel Sekunden abspielen, war diese Technik zu langsam oder nicht robust genug.
Claudia Hofmann nutzt für ihre Arbeit hauchdünne Spezialsensoren (Atomic Layer Thermopiles). Deren Schichten sind nur wenige hundert Nanometer dick und damit tausendmal dünner als ein menschliches Haar. Ihr entscheidender Durchbruch: Sie hat eine völlig neue elektronische Schaltung entwickelt, mit der ein einziger dieser Sensoren gleichzeitig die Temperatur und den Wärmestrom im Mikrosekundenbereich innerhalb eines Sensorelements messen kann. Damit schließt ihre Arbeit eine Lücke in der Messtechnik zur zeitlichen Bestimmung der Nusselt-Zahl, an der die Forschung lange gearbeitet hat.
Härtetest bei achtfacher Schallgeschwindigkeit
Wie leistungsfähig die neue Technik aus Landshut ist, hat die Forscherin unter extremen Bedingungen bewiesen. In speziellen Versuchsanlagen testete sie die Sensoren unter anderem bei achtfacher Schallgeschwindigkeit. Erstmals gelang es dabei, Temperatur und Wärmestrom gleichzeitig direkt auf der Oberfläche eines Flugmodells im Hyperschallflug zu messen.
Das hat einen ganz praktischen Nutzen für die Luft- und Raumfahrt: Wenn Luft an einem schnellen Flugkörper entlangströmt und plötzlich verwirbelt, steigt die Hitzebelastung schlagartig um ein Vielfaches an. Weil man diesen Moment bisher nur ungenau messen oder durch Simulationen abbilden konnte, mussten Hitzeschilde sicherheitshalber oft dicker und schwerer gebaut werden als eigentlich nötig. Mit den exakten Messdaten von Claudia Hofmann lassen sich künftige Flugzeuge und Raumkapseln präziser berechnen. Das spart Gewicht, Material und Treibstoff.
Wichtiger Baustein für die Energiewende und interdisziplinäre Forschung
Auch abseits der Raumfahrt hilft die neue Messtechnik weiter – etwa in der Energietechnik und der thermischen Verfahrenstechnik. Ob in Wärmepumpen, Batterien, Brennstoffzellen oder Wasserstoffmotoren: Überall dort, wo Energie umgewandelt wird, entscheidet der Wärmeübergang über den Wirkungsgrad. Je genauer Forschende verstehen, wo im Inneren einer Anlage Wärme entsteht oder verloren geht, desto sparsamer und langlebiger können sie diese Technik gestalten. Damit die Sensoren auch im rauen Industriealltag zuverlässig arbeiten, hat Claudia Hofmann zudem untersucht, wie sich Ruß oder Schmutzablagerungen auf die Messgenauigkeit auswirken.
Genau diese Vielseitigkeit hob auch die Jury beim BayWISS-Jahreskolloquium an der Hochschule für Philosophie München besonders hervor: In der Laudatio wurde neben dem international anerkannten wissenschaftlichen Niveau vor allem die starke interdisziplinäre Perspektive der Arbeit gewürdigt. Im BayWISS-Verbundkolleg Energie gelang es Claudia Hofmann, ihr elektrotechnisches Forschungsthema gezielt mit zentralen Fragestellungen der Energieforschung zu verknüpfen und ihre Ergebnisse so unmittelbar für andere Disziplinen anschlussfähig zu machen.
Enger Bezug zur Region und besondere Preisverleihung
Claudia Hofmann ist unserer Hochschule seit vielen Jahren eng verbunden. Sie stammt aus dem Landkreis Landshut und hat bereits ihr Bachelorstudium in Biomedizinischer Technik bei uns am Campus absolviert. Nach ihrem Masterabschluss an der Technischen Universität München kehrte sie 2022 an unsere Fakultät Maschinenbau und Bauwesen zurück.
Bis Anfang 2026 forschte sie dort im Labor für Strömungsmechanik und Thermodynamik im Team von Prof. Dr.-Ing. Tim Rödiger und betreute zahlreiche Abschlussarbeiten unserer Studierenden. Ihre Doktorarbeit, die kurz vor dem Abschluss steht, entsteht in einer gemeinsamen Betreuung zwischen unserer Hochschule und der Technischen Universität München im Rahmen des Bayerischen Wissenschaftsforums BayWISS. Inzwischen setzt sie ihre Forschungsarbeit an der Universität der Bundeswehr München fort. International sorgte ihre Arbeit bereits 2025 für Aufsehen, als sie auf einer Weltkonferenz im australischen Brisbane mit dem Best Student Paper Award ausgezeichnet wurde.
Da Claudia Hofmann bei der feierlichen Preisverleihung in München krankheitsbedingt nicht persönlich anwesend sein konnte, wurde die Übergabe zu einem besonderen Gemeinschaftsmoment für die Hochschule Landshut: Ihr Betreuer Prof. Dr.-Ing. Tim Rödiger stellte ihre Forschungsergebnisse anhand einer von ihr vorbereiteten Präsentation vor. Die Siegerurkunde nahm stellvertretend ihr Vater, Prof. Dr. Josef Hofmann, entgegen, der ebenfalls an unserer Hochschule lehrt und sich seit vielen Jahren im Forschungsschwerpunkt Energie engagiert. Begleitet und gewürdigt wurde dieser Erfolg vor Ort auch seitens der Hochschulleitung und des Graduate Centers durch Prof. Dr. med. habil. Aida Anetsberger, Vizepräsidentin für Forschung und wissenschaftlichen Nachwuchs, sowie Dr. Linda Klingler.
Foto 1: Prof. Dr. Tim Rödiger (Betreuender Professor Hochschule Landshut), Claudia Hofmann (Preisträgerin) (v.l.n.r.)
Foto 2: Prof. Dr. Josef Hofmann (Vater), Dr. Linda Klingler (Referentin Graduate Center Hochschule Landshut), Prof. Dr. Tim Rödiger (Betreuender Professor Hochschule Landshut). (v.l.n.r.)
Foto 3: Prof. Dr. Tim Rödiger (Betreuender Professor Hochschule Landshut), Dr. Lena Eich (Koordinatorin BayWISS-Verbundkolleg Energie), Prof. Dr. Josef Hofmann (Vater). (v.l.n.r.)
