LuFo VI-3 NATURE | Nachhaltige Hubschrauberstruktur

Ökologische und nachhaltige Gestaltung für Hubschrauberstrukturen

Das zentrale Verbundziel ist eine substantielle Verbesserung der Klimabilanz und des ökologischen Fußabdrucks der nächsten Generation von Hubschraubern. Der Beitrag von NATURE ergibt sich durch Gewichtsersparnis der Hubschrauberstruktur - diese reduziert indirekt CO2 Emissionen im Betrieb -, sowie durch Energie- und Ressourceneinsparungen bei der entsprechenden Komponentenfertigung. Randbedingungen sind die Umsetzbarkeit in der industriellen Fertigung sowie ein Erhalt aller wesentlichen Leistungsmerkmale des Produkts.

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Verbesserung der Klimabilanz von Hubschraubern

Ökologische Bewertung und anschließende Optimierung anhand der »Design To Sustainability« Methodik

Um die Ersparnisse ganzheitlich und entlang des kompletten Lebenszyklus zu realisieren, werden neben innovativen, recycelten und biobasierten Materialien auch die Fertigungsprozesse ökologisch bewertet.

Die Bewertung umfasst unter anderem die Substitution fossiler Neufasern und Matrixsysteme durch recycelte oder biobasierte Kohlenstofffasern und biobasierte Matrixsysteme. Die Umweltwirkungen sollen durch eine automatisierte “Design To Sustainability“ Methodik optimiert werden.

Globale Ziele: Nachhaltiger und effizienter Materialeinsatz im Leichtbau von Hubschrauber-Schalenbauteilen

Mit der neuen Betrachtung des Lebenszyklus über die Herstellungs- und Nutzungsphase soll der CO2-Fußabdruck der Strukturkomponente um 25% reduziert werden. Durch die Betrachtung von gegenläufigen Effekten wird die CO2-Einsparung abgesichert, so dass ein Beitrag zum Ziel umweltfreundlicher Luftfahrt geleistet wird. Der Energieverbrauch bei der Herstellung eines Schalenbauteils soll gegenüber der konventionellen Prepreg-Autoklav Bauweise um 50% reduziert werden, wodurch die Effizienz der Fertigung hinsichtlich Energiebedarf und Kosten deutlich erhöht wird.

Derzeit werden biobasierte oder recycelte Strukturmaterialien in der Luftfahrt aus verschiedenen Gründen kaum eingesetzt. Um dem entgegen zu wirken, soll NATURE hierfür entsprechende Grundlagen erarbeiten und die Machbarkeit über Bauteile mit mindestens 40 % Masseanteil an nachhaltigen Materialien demonstrieren.

Neben CO2-Einsparungen werden Beiträge zur Dekarbonisierung der Luftfahrt geleistet, sowie Technologien entwickelt, die ökoeffizientere Produkte für den heutigen und zukünftigen Hubschraubermarkt ermöglichen.

Durch eine innovative und neu zu entwickelnde Auslegungsmethodik für monolithische Faserverbundstrukturen soll stabiles Beulen im regulären Betrieb zugelassen werden. Diese Auslegung von Schalenbauteilen verspricht potentielle Gewichtsreduktionen bis zu 30%. Dies wirkt sich direkt auf den Energieverbrauch im Flug aus und leistet zusammen mit dem geringeren Materialeinsatz weitere Beiträge zum Ziel einer umweltfreundlichen Luftfahrt.

Wesentliche technologische Ziele des Verbundvorhabens

  • Identifikation, Charakterisierung und Auswahl nachhaltiger Leichtbaumaterialien (Thin Plies, rCF, biobasierte C-Fasern und Matrixsysteme)
  • Adaption und Entwicklung der Fertigungsprozessketten für Hubschrauberbauteile aus neuen Materialien
  • Technologieintegration energiesparender Fertigungstechnologien
  • Nachweis positiver Klimawirkung durch ökobilanzielle Methoden
  • Entwicklung, Reifmachung und Anwendung innovativer Entwurfsmethoden: Überkritische Auslegung und Design to Sustainability
  • Identifikation des zulässigen Lastniveaus für die überkritische Auslegung von Thin-Ply-Strukturen
  • Konstruktion einer Struktur-Baugruppe mit möglichst geringem CO2-Fußabdruck über die Herstellungs- und Nutzungsphase
  • Fertigung und Nachweis der Baugruppe mit neuen/nachhaltigen Materialien und Technologien
  • Demonstration und Flugerprobung der Zielbauteile auf einem Technologieträger

Weitere Projekte im Bereich Recycling von Carbonfasern und Luftfahrt

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Weitere Infos

 

Weitere Projekte

Hier finden Sie eine Übersicht an weiteren Referenzprojekten des Fraunhofer IGCV.

 

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