Leichtbau und nachhaltige Werkstoffe für die Luftfahrt von morgen
Die Entwicklung und Zulassung von neuen Werkstoffen ist von umfassender Bedeutung für die weitere Optimierung und Effizienzsteigerung von Luftfahrzeugen. Zudem bilden innovative Werkstoffe in Kombination mit neuartigen Bauweisen die Voraussetzung für die Entwicklung vollkommen neuer Flugzeuggenerationen, insbesondere mit Blick auf die bevorstehende Energiewende in der Luftfahrt. Die Strukturen von morgen sind nicht mehr nur lastentragend, sondern werden multifunktional betrachtet. Durch fortschrittliche Faserverbundwerkstoffe, wettbewerbsfähige Keramiken und metallische Hochleistungswerkstoffe wird die Struktur von Flugzeugen leistungsfähiger, belastbarer und hitzebeständiger. Neben einer optimierten Leistung ermöglichen neuartige Werkstoffe zusätzliche Funktionalitäten. Sie eröffnen das Feld für erweiterte, fortschrittliche Leichtbaukonzepte für Flugzeuge und zukünftige Triebwerke, einhergehend mit werkstoff- und automatisierungsgerechtem Design. Neue Werkstoffe gestatten zudem ganz neue Produktionsmöglichkeiten, seien es Infusionstechnologien, Versteifungselemente, CFK-Komponenten, Titanlegierungen oder innovative Schweißverfahren. Das ermöglicht erhebliche Gewichtsreduktionen durch konsequenten Leichtbau und wirkt sich unmittelbar positiv auf die Umweltbilanz der Luftfahrzeuge aus. Ein vollständig nachhaltiger Lebenszyklus der Flugzeuge wird zunehmend auch bei der Entwicklung von Werkstoffen und Bauweisen berücksichtigt. Ziel ist, dass Flugzeuge bis 2050 vollständig recycelbar entworfen und produziert werden.
Additive Fertigung – Sicherstellen und Ausbau einer nationalen Kompetenz
Deutschland gehört zu den Trendsettern in einer Schlüsseltechnologie von morgen: den additiven Fertigungsverfahren (ALM), auch 3D-Druck genannt. Die Luftfahrtindustrie steht an der Spitze dieser Entwicklung, da diverse Flugzeugteile so schneller, leichter und günstiger hergestellt werden können. ALM-Verfahren werden derzeit in limitierten Anwendungsbereichen in der Kabine, den Triebwerken, der Systeminstallation und für Sekundärstrukturen angewendet. Mit den dabei gewonnenen Erkenntnissen kann der Anwendungsbereich bis hin zur Herstellung ganzer Komponenten im gesamten Flugzeug vergrößert werden. Mittel- und langfristig werden ALM und bionisches Design in komplett neue Bauweisen zukünftiger Flugzeug- und Hubschrauberprogramme einfließen.
Simulation für schnellere Entwicklung und bessere Produkte
Simulation ist die Lösung für die Erreichung notwendiger kürzerer Innovationszyklen. Im Bereich der Werkstoff- und der Herstellprozessentwicklung hat sich die computergestützte Simulation inzwischen zu einem wesentlichen Erfolgsfaktor entwickelt. Die strategische Bedeutung einer prozesskettenübergreifenden Simulation wurde frühzeitig erkannt. Erst mit weiter gesteigerter Vorhersagegenauigkeit, einer Standardisierung und der Verknüpfung von Simulationsplattformen werden die Tools das für die Werkstoff- und Prozessentwicklung gewünschte Niveau erreichen.