Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM
Neue Materialien und Fertigungsverfahren reduzieren Emissionen
Die Luftfahrt in Europa muss bis 2050 klimaneutral und nachhaltig sein, und das entlang der gesamten Wertschöpfungskette. Um dies zu erreichen, müssen ab 2035 klimaneutrale Flugzeuge zur Verfügung stehen. Zentrale Voraussetzung hierfür sind neue Materialien und Fertigungsverfahren.
Um Beiträge zur Dekarbonisierung der Luftfahrt zu leisten, forscht das Fraunhofer IFAM gemeinsam mit Partnern der Luftfahrtindustrie in unterschiedlichen Bereichen vom Material über die Fertigungstechnik bis zur Anwendung für emissionsarme Flugzeuge. Das Forschungsspektrum umfasst u. a. biobasierte Materialien für Flugzeugkabinen,neuartige Beschichtungen und Montageprozesse für Tanks für mit Wasserstoff angetriebene Flugzeuge sowie Montageprozesse für hochintegrierte Flugzeugrumpfbauweisen.
Biobasierte Harzsysteme für Kabinenelemente
Zentral für die Nachhaltigkeit sind kreislaufwirtschaftsfähige Materialien, die nicht aus fossilen Rohstoffen gewonnen werden. Insbesondere stehen biobasierte Harzsysteme im Fokus, z. B. auf Basis von Polybenzoxazinen, die zur Einhaltung der Brandschutzbestimmungen modifiziert werden. Typische Anwendungen in der Flugzeugkabine können Sitz- oder Wandverkleidungselemente, Fußbodenplatten oder Strukturelemente für Kabineneinbauten wie Bordküchen oder Waschräume sein.
Tanks zur Wasserstoffspeicherung
Derzeit sehen Konzepte für klimafreundlicheFlugzeuge der Zukunft auch und insbesondere auf Wasserstoff basierende Antriebe vor. Die Herausforderungen, die dieser neue Energieträger im Bereich des Fliegens mit sich bringt, erstrecken sich auch auf die Speicherung des Wasserstoffs. Ein Schwerpunkt der Arbeiten des Fraunhofer IFAM in diesem Bereich besteht in der Entwicklungvon polymerbasierten, schuppenartigen Beschichtungen für Innenwände von Tanks, die eine deutlich verlustärmere Speicherung von kryogenem oder bei Umgebungstemperatur komprimiertem (Druckspeicher) Wasserstoff sicherstellen. Ein weiterer Schwerpunkt ist die automatisierte Montage von Tanks für kryogenen Wasserstoff in Passagierflugzeugen. Dieses Thema wird auch im Rahmen des vom Bundesministerium für Digitales und Verkehr ausgerichteten Standortwettbewerbs »Technologie- und Innovationszentrum Wasserstoff« fokussiert, bei dem sich das Fraunhofer IFAM an den geplanten Zentren in Bremen und Stade beteiligt.
Montagetechnologien für neue Rumpfbauweisen mit thermoplastischen FVK
Vor dem Hintergrund des klimafreundlichen Fliegens ist die Erzielung eines geringen Strukturgewichts von Flugzeugen von ausschlaggebender Bedeutung. Bei einem typischen Passagierflugzeug reduziert jedes eingesparte Kilogramm an Gewicht den Kerosinverbrauch um bis zu 120 kg pro Jahr. Entsprechend erforscht das Fraunhofer IFAM im Rahmen des »Clean Sky 2«-Projekts »Multifunctional Fuselage Demonstrator« (MFFD) Technologien zum automatisierten Fügen und Montieren von leichteren Flugzeugrümpfen. Die deutliche Gewichtsverringerung resultiert aus einer neuartigen Bauweise, welche wiederum durch die weltweit erstmalige Nutzung thermoplastischer Faserverbundwerkstoffe für diesen Einsatzbereich zugänglich wird.