Klimafreundliche Luftfahrtindustrie

15. Januar 2022 | Blog

Verbundwerkstoffe eröffnen neue Konzepte

Nach DLR-Prognosen werden die Passagierzahlen in der kommerziellen Luftfahrt von vier Milliarden im Jahr 2016 auf 9,5 Milliarden im Jahr 2040 steigen - und damit auch die CO2-Emissionen. Der Bedarf an klimafreundlichen Flugzeugen war noch nie so groß wie heute. Neuartige Verbundwerkstoffe sind der Schlüssel dazu.

Der weltweite Luftverkehr ist derzeit für etwa drei Prozent der globalen CO2-Emissionen verantwortlich. Es liegt auf der Hand, dass diese Zahl noch deutlich steigen wird. Das bedeutet, dass die Branche Maßnahmen zum Schutz des Klimas ergreifen muss. Das hat auch die Politik erkannt und verschiedene Rahmenbedingungen gesetzt. So sieht das Klimaschutzpaket Fit for 55" der Europäischen Union vor, dass die Treibhausgase in der EU bis 2030 um mindestens 55 Prozent gegenüber 1990 gesenkt werden müssen und Europa bis 2050 klimaneutral sein soll. Im Luftverkehr sollen Instrumente wie eine Beimischungsquote für alternative Kraftstoffe, eine Kerosinsteuer und ein verschärfter Emissionshandel die CO2-Reduktion vorantreiben.

Neue Bauweisen ermöglichen klimaneutralen Luftverkehr

Die oben genannten Instrumente leisten einen Beitrag zum klimaneutralen Luftverkehr. Besonders wirksame Konzepte setzen jedoch schon früher an. Die kommerzielle Luftfahrt forscht derzeit an neuen Antriebstechnologien auf Basis von Elektro-, Hybrid- und Wasserstofflösungen. Innovative Konstruktionen ermöglichen zudem den Bau extrem energieeffizienter Flugzeuge und die optimale Integration dieser Antriebssysteme. Airbus stellt derzeit eine Reihe solcher Konzepte vor, wie z.B. einen "flying wing". Der "flying wing" basiert auf einem Wasserstoffantrieb und profitiert aufgrund seiner Konstruktion von einem geringeren Luftwiderstand und einem höheren Auftrieb. Dadurch wird der Kraftstoffverbrauch erheblich reduziert.

Vorteile von Karbonfaserverbundwerkstoffen

Für die Umsetzung all dieser Konzepte sind neuartige Verbundwerkstoffe erforderlich. Kohlenstofffaserverstärkte Verbundwerkstoffe spielen hier aufgrund ihrer wertvollen Eigenschaftskombination eine besondere Rolle. Sie sind extrem leicht und gleichzeitig mechanisch sehr stabil. Darüber hinaus eröffnen sie neue Möglichkeiten im Flugzeugbau, so dass Stakeholder aus NRW
Nach Prognosen des DLR wird die Zahl der Passagiere in der kommerziellen Luftfahrt von vier Milliarden im Jahr 2016 auf 9,5 Milliarden im Jahr 2040 steigen - und damit auch die CO2-Emissionen. Der Bedarf an klimafreundlichen Flugzeugen war noch nie so groß wie heute. Neuartige Verbundwerkstoffe sind der Schlüssel dazu.Ausgabe 1 - 21. Die neuen Werkstoffe ermöglichen die bestmögliche Integration von Antriebssystemen und eine effizientere Nutzung von Energie. So können komplexe Bauteile in einem einzigen Schritt hergestellt werden, anstatt einzelne Komponenten Schritt für Schritt zu kombinieren.

Teijin - führender Partner für die Luftfahrt

Teijin ist einer der führenden Partner für die Luft- und Raumfahrtindustrie bei der Entwicklung und Herstellung solcher Produkte. Die am nordrhein-westfälischen Standort Oberbruch hergestellten innovativen Verbundwerkstoffe wie Tenax™ Filament Yarn, Tenax™ ThermoPlastics und Tenax™ Dry Reinforcements verfügen über außergewöhnlich gute mechanische, elektrische und thermische Eigenschaften. Dank dieser Vorteile werden TEIJIN-Produkte für ein breites Spektrum von Luft- und Raumfahrtanwendungen eingesetzt. Von der Rumpfstruktur über Teile der Tragflächen und Triebwerke bis hin zur Innenausstattung - der Bau eines modernen, CO2-effizienten Flugzeugs ist ohne Verbundwerkstoffe von Teijin nicht denkbar.

CO2-Einsparungen bereits bei der Herstellung von Verbundwerkstoffen

Um den CO2-Fußabdruck seiner Leichtbauwerkstoffe zu reduzieren, setzt Teijin sogenannte LCA-Analysen (Life Cycle Assessment) ein. Dabei wird der Energie- und Materialverbrauch über den gesamten Lebenszyklus eines Produktes betrachtet. Auf dieser Grundlage verfolgt TEIJIN zwei Ansätze zur CO2-Reduzierung:

Grünes Material für Tenax™-Produkte

Für die Herstellung von Kohlenstofffasern wird nach wie vor Erdöl benötigt, was sich ungünstig auf die CO2-Bilanz von Tenax™-Materialien auswirkt. TEIJIN arbeitet bereits intensiv an einer technischen Revolution: Kohlenstofffasern auf der Basis nachhaltiger Rohstoffe. Das Unternehmen setzt weiterhin auf Upcycling und Wiederverwendung, so dass Nebenprodukte, Ausschuss und Verschnitt einer guten Verwendung zugeführt werden. Zum Beispiel hat
TEIJIN drei verschiedene Lösungen für das Recycling von Thermoplasten entwickelt: Compound, Chips und Crushed. Dabei handelt es sich um verstärkte Materialkombinationen aus recyceltem Tenax™-Karbonfasermaterial und recyceltem teilkristallinem Polyetheretherketon (PEEK).

Einsatz umweltfreundlicher Verfahren

Die Herstellung eines jeden Produkts erfordert Energie, die CO2 erzeugt. Um klimaneutral zu handeln, verfolgt TEIJIN zwei Konzepte. Zum einen soll der Energiebedarf durch effizientere Prozesse reduziert werden, zum anderen liegt der Fokus auf der Nutzung CO2-neutraler Energiequellen. So nutzt TEIJIN am Standort Heinsberg-Oberbruch gemeinsam mit dem Industrieparkbetreiber Veolia produktionsbedingte Abwärme und spart damit jährlich rund 1.500 Tonnen CO2-Emissionen ein.

Zusammenfassung

Deutliches Wachstum in der kommerziellen Luftfahrt auf der einen Seite, die dringende Notwendigkeit zur CO2-Reduzierung auf der anderen: Um Mobilität und Klimaschutz in der Welt von morgen zu sichern, sind schon heute neue Konzepte gefragt. Nachhaltige Verbundwerkstoffe von innovativen Unternehmen wie TEIJIN sind daher für die Entwicklung und den Bau klimaneutraler Flugzeuge unerlässlich.