Partikelschaum-Hybridbauteile für die Kabine

Urban Air Mobility (UAM) bezeichnet die Erweiterung städtischer Transportsysteme in den Luftraum. Diese neue Mobilitätsform soll künftig als Staulöser in den stark wachsenden Metropolen fungieren. Als Transportsysteme sind zukünftig zum Beispiel „Flugtaxis“ denkbar. Wie dieser Markt der Zukunft nachhaltig gestaltet werden kann, ist Thema eines im Luftfahrtforschungsprogramm des Bundes geförderten Verbundprojekts, an dem NMB innerhalb eines Projektkonsortiums beteiligt ist. Eine begleitende Ökobilanzierung (LCA) ermöglicht eine Bewertung der induzierten ökologischen Effekte und stellt den Aspekt der Nachhaltigkeit in das Zentrum der Entwicklungen.

Komponenten für die Kabinen

Das Vorhaben Konkav beschäftigt sich mit der Entwicklung hochfunktionalisierter und gleichzeitig nachhaltiger Komponenten für Kabinen von UAMs. Hierzu sollen gezielt Materialien und Fertigungstechnologien genutzt werden, mit denen die strengen Funktionsanforderungen vor allem hinsichtlich Gewicht, Flammschutz und Oberfläche realisiert werden können. Vor allem sollen nachwachsende Rohstoffe und recyclebare Materialsysteme eingesetzt werden. Um die Nachhaltigkeitseffekte beurteilen zu können, werden für die entwickelten Komponenten die jeweiligen Kreislauf- und Recyclingprozesse über den kompletten Lebenszyklus erarbeitet.

Fokus auf Partikelschäume

Um die Herausforderungen an ein Bauteil für einen erfolgreichen, nachhaltigen und wirtschaftlichen Einsatz in der Kabine von UAMs umsetzen zu können, verfolgt NMB folgende Ansätze:

Partikelschäume mit einer grundsätzlich geringen Dichte sollen das Gewicht minimieren. Dabei wird eine Verarbeitungsstrategie entwickelt, mit der die Materialdichte weiter reduziert werden kann. Zur Recyclingfähigkeit werden Decklagen und Partikelschaumkerne aus dem gleichen Grundpolymer verarbeitet, das heißt, es entsteht ein einfach recycelbares Monomaterialsystem. Dieses muss die Funktionsanforderungen an eine UAM-Komponente erfüllen.

Formschäumen mit elektromagnetischer Strahlung

Zur Umsetzung eines hocheffizienten Fertigungsverfahren werden insbesondere ein dampfbasierter und ein dampfloser Prozessweg betrachtet. Letzterer basiert auf dem Einsatz von elektromagnetischer Strahlung beim Formschäumen. Auf diese Weise kann auf die energetisch aufwändige Dampferzeugung durch fossile Energieträger verzichtet werden.

Die untersuchten Fertigungstechnologien und das entwickelte Partikelschaum-Hybridbauteil werden nach ökologischen Gesichtspunkten transparent und quantifiziert durch eine begleitende Ökobilanzierung (LCA) bewertet. Die so gewonnene Datenbasis zu Fertigungsparametern und energetischen Herstellungsaufwänden wird digital, interoperabel und automatisiert erfasst. Mit dieser Basis können die ökologischen Effekte, die bei der Produktion der in diesem Projekt entwickelten UAM-Komponenten entstehen, fundiert prognostiziert werden.

Partner aus Industrie und Forschung

Das Forschungs- und Entwicklungsprojekt Konkav wird durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) im Rahmen des Luftfahrtforschungsprogramms LuFo VI-2 gefördert. Das Projektkonsortium umfasst die Industriepartner Diehl Aviation Laupheim (Koordinator), Diehl
Aerospace Nürnberg sowie die Forschungseinrichtungen Universität Stuttgart (Institut für Flugzeugbau), Universität Bayreuth (Lehrstuhl Polymere Werkstoffe), Institut für Textiltechnik Augsburg und die RWTH Aachen (Institut für Strukturmechanik und Leichtbau) sowie die Neue Materialien Bayreuth. Assoziierter Partner ist die Airbus Urban Air Mobility.