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26.11.2020

Nachhaltige Materialien für die Luftfahrt

Composites für die Luftfahrt aus 100 % nachwachsenden Rohstoffen, mit ausgezeichneten Eigenschaften und dazu noch dekorativ: das ist das Ziel des Konsortiums im Projekt BioForS. Es soll eine Alternative für brandbeständige Innenverkleidung in Kleinflugzeugen gefunden werden, für die momentan Materialien aus fossilen Rohstoffen verwendet werden.

Innenraum eines Embraer Businessjets © EmbraerWerkstoffe und Bauteile in der Luftfahrt müssen extremen Belastungen standhalten und dabei möglichst leicht sein. Hier werden vermehrt Faserverbundwerkstoffe eingesetzt, die einfach und schnell hergestellt werden können und ausgezeichnete mechanischen Eigenschaften besitzen. Das einzige Manko ist, das sie derzeit noch aus fossilen Rohstoffen hergestellt werden, die z. T. ökologisch nicht ganz unbedenklich sind. 
Bild rechts: Innenraum eines Embraer Businessjets © Embraer

Ein großes Projektteam mit Partnern aus Wissenschaft und Industrie forscht seit Anfang 2018 an der Herstellung von biobasierten Organoblechen (gewebeverstärkte Thermoplaste) für Sichtteile im Flugzeug-Innenraum. Eingesetzt werden dabei Polymilchsäure (PLA) und Polyurethane (TPU) auf Pflanzenöl-Basis in Form von Folien als Matrix, die außerdem mit einem Brandschutzmittel behandelt wurden, und Flachsfasern. Um daraus Platten herzustellen, werden Folienlagen und Textilbahnen abwechselnd geschichtet, erwärmt, damit der Kunststoff schmilzt, und anschließend gepresst. Diese Platten werden dann umgeformt, das bedeutet, sie werden innerhalb kürzester Zeit aufgeheizt und gleich anschließend in Form gepresst – und das alles voll automatisch. 

Da es sich um Elemente im Flugzeug-Innenraum handelt, die man sehen und berühren kann, müssen auch Haptik und Optik stimmen. Dazu werden sie mit einer eigens entwickelten bio-basierten und brandgeschützten Dekorschicht aus Polyamid-Folie oder Holzfurnier ausgerüstet, die direkt beim Umformen mit der Platte verklebt wird. 

 
links: Demostratoren der entwickelten Organobleche (links geformt, rechts ungeformt)
rechts: Verfahrensaufbau mit Temperiereinheit und Presse

 

Die Montanuniversität Leoben ist mit zwei Lehrstühlen am Projekt beteiligt: Der Lehrstuhl für Verarbeitung von Verbundwerkstoffen am Department für Kunststofftechnik beschäftigt sich vor allem mit der Charakterisierung und Modellierung des Umformverhaltens, während der Lehrstuhl für Werkstoffkunde und Prüfung der Kunststoffe sich in Zusammenarbeit mit dem Polymer Competence Center Leoben mit der mechanischen Charakterisierung des entwickelten Materials befasst.

 


Förderung: Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft GmbH, TAKE OFF, Laufzeit: 2018 – 2021

Projektpartner: Kompetenzzentrum Holz GmbH (Konsortialführung), SIEDRU Druck GmbH, F. LIST GMBHMontanuniversität Leoben (Lehrstühle für  Verarbeitung von VerbundwerkstoffenWerkstoffkunde und Prüfung der Kunststoffe),  Polymer Competence Center Leoben, Alba Tooling & Engineering GmbH