Materialien im Flugzeugbau
Verkehrsflugzeuge müssen möglichst leicht sein, damit sie wenig Treibstoff verbrauchen. Eine wichtige Rolle spielen dabei die Werkstoffe, die im Flugzeugbau eingesetzt werden. Welche Materialien und Bauweisen werden in Zukunft das Rennen machen und was können sie?
53 Prozent Faserverbundwerkstoffe, 19 Prozent Aluminium, 14 Prozent Titan, sechs Prozent Stahl und acht Prozent sonstige Werkstoffe: Das ist der Material-Mix nach Gewichtsanteil, aus dem das derzeit modernste Verkehrsflugzeug, der Airbus A350, besteht. Die Boeing 787 kommt auf ähnliche Zahlen. Damit hat der Anteil an kohlefaserverstärktem Kunststoff (CFK) im Flugzeugbau seinen vorläufigen Höhepunkt erreicht. Wird die nächste Flugzeuggeneration noch stärker auf Kunststoffe setzen?
„Alle künftigen Flugzeuge müssen leichter werden. Man wird sehr wahrscheinlich mit einer intelligenten Mischbauweise an das Thema herangehen“, sagt Dr. Simon Kothe, Leiter des Geschäftsfeldes Luftfahrt am Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM). Das Verhältnis der eingesetzten Materialien hängt dabei von vielen Faktoren ab, beispielsweise Produktionsraten, Reichweite und Verkaufspreis des Flugzeugs.
ALU GEGEN KOHLEFASER
„Der Flügel ist gesetzt, der bleibt bei Langstreckenflugzeugen aus CFK und wird möglicherweise auch bei künftigen Kurz- und Mittelstreckenflugzeugen aus Faserverbundwerkstoffen hergestellt“, glaubt Prof. Peter Wierach, stellvertretender Leiter des Instituts für Systemleichtbau des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) und Leiter der Abteilung Multifunktionswerkstoffe. Airbus und Boeing halten sich beim Thema Werkstoffe bedeckt, Anfragen unserer Redaktion blieben unbeantwortet. Airbus beispielsweise arbeitet aber seit 2015 unter dem Namen „Wing of Tomorrow“ an den Flügeln für die nächste Flugzeuggeneration, die ziemlich sicher ein Narrowbody sein wird. Dabei spielen auch Verbundwerkstoffe eine Rolle.
Bei den Rümpfen ist die Situation anders. Im hart umkämpften Markt der Standardrumpfflugzeuge werden sie wohl noch längere Zeit aus Aluminiumlegierungen hergestellt, die günstig sind und hohe Produktionsraten unterstützen. Denn was die Herstellungskosten angeht, schneiden Kohlefaserverbundwerkstoffe trotz einer zunehmenden Automatisierung nach wie vor schlechter ab als Metalle. Schätzungen gehen davon aus, dass CFK vermutlich auch in Zukunft noch rund 50 Pro
