Nachhaltige Leichtbaustrukturen mit Duromermaterialien für eine umweltfreundliche Luftfahrt
Die kommerzielle Verkehrsluftfahrt steht vor einer großen technologischen Herausforderung, denn der Übergang zu nachhaltigem, klimaneutralem Fliegen, soll den Beitrag zur Klimaerwärmung minimieren. Neue Antriebstechnologien wie Brennstoffzellen und hybridelektrische Antriebe erfordern oft neue Flugzeugarchitekturen und führen zu einem Gewichtszuwachs. Um dabei maximale Energieeffizienz und Nachhaltigkeit während des Flugbetriebs zu gewährleisten, sind verbesserter Leichtbau und umweltverträgliche Antriebssysteme unerlässlich. Zudem können in der Entwicklungs- und Produktionsphase durch den Einsatz nachhaltigerer Materialien, Recycling und energieeffizienterer Verfahren signifikante Nachhaltigkeitspotenziale gehoben werden.
Im Rahmen von NATUR werden Leichtbauweisen und Technologien für CFK-Rumpfstrukturen adressiert, die durch die konsequente Nutzung von Materialresten, recycelten Carbonfasern (rCF) und Out-of-Autoclave (OoA)-Prepregs, sowie zugehöriger energiereduzierter Produktionsverfahren und –systeme zur Senkung des Global Warming Potentials (GWPs) entlang der Gesamtprozesskette beitragen. Die Optimierung des Bauteil-Designs und der Produktionsplanung für einen nachhaltigen Materialkreislauf, sowie eine energie- und emissionsoptimierte Produktionssteuerung stehen daher im Fokus. Durch die Gewichtseinsparung wird weiterhin ein signifikanter Beitrag zur Senkung der Umweltwirkungen in der Flugzeug-Nutzungsphase geleistet.
Folgende Entwicklungen werden im Projekt NATUR adressiert:
• Innovative Rumpfarchitektur mit Verwendung neuartiger duromer-basierter CFK-Materialien (z.B. rCF, CFK-Materialreste, OoA-/Snap-Cure-Prepregsysteme)
• Entwicklung ressourceneffizienter Lege-/Aushärtevorrichtungen für große Schalenstrukturen (Reduktion Werkzeugmassen um bis zu 30%, integrierte Heizungssysteme, Sensorik)
• Entwicklung energieoptimierter, abfallfreier und hochratenfähiger Fertigungs- und Montagetechnologien unter Berücksichtigung höchster Leichtbauanforderungen
• Nietarmes Fügen von Stringern und Fensterrahmen durch innovative Produktions- und Integrationstechnologien (Schweißen durch Funktionalisierung duromerer CFK-Strukturen, Co- und Semi- Curing, etc.)
• Ermittlung relevanter material- und energiespezifischer Kennzahlen sowie Integration dieser in die Produktionsplanung zur Schließung der Stoffkreisläufe und Optimierung des Energieeinsatzes auf Basis von erneuerbaren Energiequellen
• Quantifizierung der Haupttreiber in der Produktion hinsichtlich der Umweltwirkungen (Fokus: Ressourcenverbrauch und Treibhauspotential) sowie Ermittlung der Einsparungen durch die adressierten Entwicklungsarbeiten in NATUR