Faserverstärkte Kunststoffe spielen eine zentrale Rolle im Flugzeugbau, weil sie leicht, extrem belastbar und widerstandsfähig gegen Materialermüdung sind. Bisher wurden diese Hochleistungsmaterialien nach ihrer Nutzung zwar teilweise recycelt, doch die daraus gewonnenen Materialien konnten bisher nicht wieder für sicherheitsrelevante Anwendungen wie im Flugzeugbau eingesetzt werden.
Das interdisziplinäre Projekt Reframe, initiiert von der Leibniz Universität Hannover, der Technischen Universität Braunschweig, der Technischen Universität Clausthal und der Privaten Fachhochschule Göttingen, will dies ändern und das Recycling von CFK so optimieren, dass die recycelten Materialien erneut im Flugzeugbau eingesetzt werden können.
Ziel der Arbeit ist, einen geschlossenen Carbonfaser-Recyclingkreislauf zu ermöglichen und gleichzeitig das Leistungspotenzial der Fasern zu erhalten. Denn bei Hochleistungsbauteilen können keine Leistungseinbußen hingenommen werden. Das hat nicht nur einen Sicherheitsaspekt, sondern auch ganz nüchterne technologische Gründe: Wenn das Strukturgewicht steigt und steigt auch der Treibstoffverbrauch der Flugzeuge.
Die Fokus der Forschenden richtet sich dabei auf die Sandwichbauweise, eine spezielle Form des Verbundwerkstoffs. Ein Sandwichmaterial besteht aus zwei Deckschichten und einem zwischenliegenden Kernmaterial und ist mit seinem hohen Leichtbaupotenzial eine vielversprechende Alternative zu herkömmlichen Faserverbundstrukturen im Flugzeugbau. Allerdings konnten die verwendeten Materialien am Ende ihrer Lebensdauer bisher nicht in gleichwertigen Strukturbauteilen wiederverwendet werden.
Im Projekt reFrame wird die Idee der Kombination von CFK-Sandwichstrukturen mit einem Kern aus recyceltem Ausgangsmaterial aus thermoplastischen Deckschichten entwickelt, untersucht und umgesetzt. Da es sich bei der Deckschicht und dem Kern um das gleiche Ausgangsmaterial handelt, kann so die gesamte Struktur recycelt und zu einem neuen Kern verarbeitet werden. So entsteht ein geschlossener CFK-Sandwich-Recyclingkreislauf ohne Anwendungseinschränkungen.
„Wir freuen uns sehr über den Zuschlag für das Projekt reFrame. Dieses ist ein wichtiger Meilenstein auf dem langen Weg zum emissionsfreien Luftverkehr. Neben allen Aspekten der Emissionsreduktion und alternativen Antrieben steht hier die Reduktion der sogenannten grauen Energie, also der Herstellungsenergie, durch die Wiederverwendbarkeit von Kohlefaserstrukturen im Vordergrund. Dies ist eine ideale Ergänzung zu unseren anderen Forschungsfeldern für eine nachhaltige Luftfahrt.“
Prof. Sebastian Heimbs, Leiter des Lehrstuhls für Flugzeugkonstruktion, IFL Braunschweig
Das Leichtbaupotenzial kann durch gezielte Funktionsintegration gesteigert werden, wie z.B. das Einbringen von Brandhämmern oder Sensorik zur Strukturüberwachung. Um ein vollständiges und sortenreines Recycling von Strukturen zu ermöglichen, wird in dem Forschungsprojekt ein besonderer Fokus auf reversible Fügemethoden gelegt.
Als Projektabschluss soll ein Demonstrators einer recycelten Flugzeugstruktur realisiert werden. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse werden im Transferteil mit Hilfe der Privaten Hochschule Göttingen (PFH) genutzt, um mit Industriepartnern direkt an der weiteren Umsetzung zu arbeiten.
Bild oben: Recyceltes Ausgangsmaterial für die Herstellung von CFK-Sandwichstrukturen. (Quelle: Carsten Schmidt | Leibniz Universität Hannover)
Quelle und weitere Infos: Pressemitteilung
Comments are closed, but trackbacks and pingbacks are open.