Leichter fliegen heißt umweltfreundlicher fliegen: Composites im Flugzeugbau
Leichter fliegen heißt umweltfreundlicher fliegen: Composites im Flugzeugbau

Leichter fliegen heißt umweltfreundlicher fliegen: Composites im Flugzeugbau

Punktlandung mit modernen Composites: Leichter fliegen heißt sparsamer fliegen

Die Luft- und Raumfahrtindustrie setzt seit den 1970-er Jahren auf den Einsatz von Leichtbauteilen, die aus carbonfaserverstärktem (CFK) und glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) bestehen. Bereits damals verbauten die beiden Flugzeughersteller Boeing und Airbus erste CFK-Komponenten.

Nach und nach haben seither die Konstrukteure konventionelle Werkstoffe durch unterschiedliche Compounds ersetzt.

Denn die sechs Vorteile von Composites überzeugen:

  • Festigkeit,
  • Steifigkeit,
  • Stabilität,
  • Korrosionsbeständigkeit,
  • Designfreiheit,
  • sowie vor allem weniger Gewicht.

Hier finden sich Leichtbauteile im Flugzeug

Im Flugzeuginnenraum werden beispielsweise GFK-Verbünde für Trennwände, Gepäckkästen und Passagiersitze verwendet. Für den Rumpf haben sich CFK-Materialien an unterschiedlichen Stellen bewährt – bei den Seiten- und Höhenleitwerken, Landeklappen, Vorflügeln, Tragflächenrippen, Türen, Tanks, am Flügelmittelkasten sowie an Nutzlastverkleidungen.

Flugzeugtür aus Composite-Materialien.
Flugzeugtür aus Composite-Materialien.

Das Gewicht nimmt ab – der Treibstoffverbrauch ebenfalls

Wie bei den Automobilherstellern ist in der Flugzeugindustrie die dringende Energie- und CO2-Problematik zu lösen. Die Vorgehensweise: Das Flugzeuggewicht lässt sich maßgeblich durch Leichtbauwerkstoffe drücken; deren gezielter Einsatz verringert dann unmittelbar den Kerosinverbrauch.

Weitere positive Effekte: Bei leichteren Flugzeugen dürfen auch die Tanks und Fahrwerke kleiner ausfallen. Das führt zu weiteren Gewichts- und Materialeinsparungen. Ein Beispiel: Die Konstrukteure des Airbus A380 konnten mit Hilfe von Composites ein Fünftel Gewicht gegenüber der herkömmlichen Bauweise einsparen. Bei der Boeing 787 (Dreamliner) nahm dieser Anteil noch einmal zu und das Großraumflugzeug Airbus A350 ist zu 52 Prozent aus Composites.

42 Prozent weniger Verbrauch

Der Erfolg: Verbrauchten die Flugzeuge der deutschen Airlines 1990 noch 6,3 Liter Treibstoff pro Passagier auf 100 Kilometern Strecke, so reichten 2013 bereits 3,64 Liter, also 42 Prozent weniger.

Auf WICKERT-Pressen werden Composite-Bauteile für Flugzeuge gefertigt

Wir von WICKERT leisten einen wichtigen Technologie-Beitrag: Denn auf WICKERT-Pressen werden Leichtbauteile für den Flugzeugbau hergestellt. Wir haben unter anderem eine Composite-Presse für die Produktion von CFK-Passagiertüren und -Frachttoren für den besonders leichten A350 entwickelt und tragen hiermit maßgeblich zur Treibstoffeinsparung bei.

Wohin geht die Reise? Noch mehr Einsparungen sind in Sicht!

Der zukünftige Weg ist klar: Das Gewicht soll weiter abnehmen, genauso wie der Treibstoffbedarf, die CO2-Emissionen und die Kostenzunehmen soll die Effizienz.

Das gelingt nicht zuletzt auch, weil höhere Nutzlasten möglich sind.

Neben den Gewichtsvorteilen punkten Composites mit hoher Festigkeit, langer Lebensdauer sowie günstigem Ermüdungs- und Wärmeausdehnungsverhalten. Die Branchen Luft- und Raumfahrttechnik sind Pioniere beim Einsatz von Leichtbauteilen und daher einer der wichtigsten Innovationstreiber für die Weiterentwicklung der Compound-Technologie.

Hierzu gehört auch die differenzierte, für spezifische Belastungen optimierte Anordnung von Verstärkungsfasern in dem jeweiligen Kunststoffgemisch eines Bauteils, der sogenannten Kunststoffmatrix. Dadurch lässt sich für jede Anforderung das adäquate Material einsetzen und gleichzeitig das Strukturgewicht noch weiter reduzieren – ohne dass Sicherheit und Stabilität eingeschränkt werden.

Im Zusammenspiel mit modernen, energieeffizienten Triebwerken und dem Einsatz gewichtssparender Compound-Werkstoffe kommen Flugzeugbauer ihrem Ziel näher, den Treibstoffverbrauch zu minimieren.

Forschung an modernen Flugzeug-Composites auf WICKERT-Pressen

Wir von WICKERT unterstützen diese Entwicklung durch modernste Composite-Pressentechnologie. Unsere Anlagen werden beispielsweise im Institut Neue Materialien Bayreuth eingesetzt. Das ist eine außeruniversitäre Forschungseinrichtung, die an verschiedenen Luftfahrt-Forschungsprojekten arbeitet und Technologien für die Produktion von Strukturbauteilen für Flugzeuge entwickelt.

Wickert-Composite-Presse für die Fertigung von Flugzeugtüren aus Leichtbaumaterialien.
Wickert-Composite-Presse für die Fertigung von Flugzeugtüren aus Leichtbaumaterialien.