Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neuartiger Verbundwerkstoff soll Flugzeuge leichter machen

28.06.2016

Beim Autobau sind leichte Materialien aus sogenanntem faserverstärktem Kunststoff gefragt. Auch bei Flugzeugen kommen diese zum Einsatz. So lassen sich Spritkosten sparen. Das Problem dabei: die geringe elektrische Leitfähigkeit des Materials. Um Flugzeuge vor Blitzschlägen zu schützen, muss die Industrie weiterhin Kupfer und andere Metalle in den Rumpf der Flugzeuge einbauen. Damit dies in Zukunft nicht mehr nötig ist, erforscht Sebastian Backe an der TU Kaiserslautern neuartige Materialien, die sowohl leicht sind als auch die notwendige elektrische Leitfähigkeit mit sich bringen.

Es ist ein recht sperriger Begriff: Kohlestofffaserverstärkter Kunststoff, kurz CFK. Um ihn kommen Konstrukteure aus der Automobil- oder der Sportgeräteindustrie schon jahrelang nicht mehr herum. Die Kohlenstofffasern sind zugfest und leicht zugleich.


Sebastian Backe von der TU Kaiserslautern forscht an neuartigen Verbundwerkstoffen für die Flugzeugindustrie

Koziel/ TU Kaiserslautern

Beim Auto zum Beispiel lässt sich auf diese Weise Gewicht und dadurch Sprit einsparen. Ein Aspekt, der auch für die Luftfahrtindustrie ein ganz wesentlicher ist. Denn es gilt: Je weniger Kilos mit in die Luft müssen, desto weniger Treibstoff wird verbraucht. Und damit sparen die Fluggesellschaften am Ende jede Menge Kosten.

„Kohlenstofffasern werden schon längst beim Flugzeugbau verwendet“, weiß Sebastian Backe, Doktorand am Lehrstuhl für Werkstoffkunde (WKK). „Das Problem ist aber, dass das Material nicht genügend elektrische Leitfähigkeit mitbringt.“ Damit Flugzeuge bei Gewittern nicht Gefahr laufen, Schaden zu nehmen, haben sie um den Rumpf ein Kupfernetz, das sie vor Blitzen schützt. „Das Netz verursacht allerdings zusätzliches Gewicht“, so Backe, der vor seiner Promotion Maschinenbau an der TU Kaiserslautern studiert hat.

Der Nachwuchsingenieur und seine Kollegen möchten dies ändern: Sie arbeiten an neuen Materialien, die sowohl stabil und leicht sind wie CFK, aber auch elektrisch leitfähig. Diese könnten dann in Flugzeugen verbaut werden. Ein Kupfernetz wäre nicht mehr notwendig, überflüssiges Gewicht könnte eingespart werden.

Am Institut für Verbundwerkstoffe (IVW) haben Backes Kollegen in den vergangenen Jahren bereits Vorarbeit geleistet und die neuartige Werkstoffvariante produziert. „Sie enthält neben Kohlenstofffasern auch dünne Stahlfasern“, berichtet Backe. „Das Material ist derart aufgebaut, dass die Stahlfasern in den äußeren Lagen des Materials liegen.“ Andere Anordnungen des Metalls und des Kunststoffs hätten sich in Experimenten als weniger geeignet erwiesen.

Im Rahmen seiner Promotion untersucht Backe nun die Eigenschaften dieses Verbundwerkstoffes. Damit der Werkstoff später überhaupt Chancen hat, in der Luftfahrt zum Einsatz zukommen, muss Backe ihn auf Herz und Nieren prüfen. Dazu ist eine Reihe von unterschiedlichen Tests notwendig. Das Material muss hierbei stets der kritischen Prüfung des Wissenschaftlers standhalten.

„Ich untersuche beispielsweise, wie sich die Eigenschaften des Materials in unterschiedlichen klimatischen Bedingungen verändern“, sagt der 28-Jährige. Er testet weiterhin, wie es um die elektrische Leitfähigkeit bestellt ist, ob das Material rostet oder was passiert, wenn es sich verformt – so etwas kann bei Flugzeugen immer wieder vorkommen, etwa bei Kollisionen oder Schlägen, wie es bei starkem Hagel der Fall sein kann. Auch in solchen Situationen muss sich das Material als stabil erweisen.

„Wir entwickeln an der TU Prototypmaterial, das hoffentlich später in den Unternehmen zum Einsatz kommt und weiterentwickelt wird“, so Backe. Bis das Material in der Luftfahrtindustrie zum Einsatz kommen könnte, ist es noch ein langer Weg. „Das dauert mindestens noch 15 Jahre“, schätzt Backe. Vielleicht arbeitet der angehende Ingenieur dann bei einem Flugzeugbauer, um den einst von ihm mitentwickelten Werkstoff in den Rumpf der nächsten Generation von Flugzeugen einzubauen.

Katrin Müller | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-kl.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Ein Wimpernschlag vom Isolator zum Metall
17.04.2018 | Forschungsverbund Berlin e.V.

nachricht Neues Material macht Kältemaschinen energieeffizienter
10.04.2018 | Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Verbesserte Stabilität von Kunststoff-Leuchtdioden

Polymer-Leuchtdioden (PLEDs) sind attraktiv für den Einsatz in großflächigen Displays und Lichtpanelen, aber ihre begrenzte Stabilität verhindert die Kommerzialisierung. Wissenschaftler aus dem Max-Planck-Institut für Polymerforschung (MPIP) in Mainz haben jetzt die Ursachen der Instabilität aufgedeckt.

Bildschirme und Smartphones, die gerollt und hochgeklappt werden können, sind Anwendungen, die in Zukunft durch die Entwicklung von polymerbasierten...

Im Focus: Writing and deleting magnets with lasers

Study published in the journal ACS Applied Materials & Interfaces is the outcome of an international effort that included teams from Dresden and Berlin in Germany, and the US.

Scientists at the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) together with colleagues from the Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) and the University of Virginia...

Im Focus: Gammastrahlungsblitze aus Plasmafäden

Neuartige hocheffiziente und brillante Quelle für Gammastrahlung: Anhand von Modellrechnungen haben Physiker des Heidelberger MPI für Kernphysik eine neue Methode für eine effiziente und brillante Gammastrahlungsquelle vorgeschlagen. Ein gigantischer Gammastrahlungsblitz wird hier durch die Wechselwirkung eines dichten ultra-relativistischen Elektronenstrahls mit einem dünnen leitenden Festkörper erzeugt. Die reichliche Produktion energetischer Gammastrahlen beruht auf der Aufspaltung des Elektronenstrahls in einzelne Filamente, während dieser den Festkörper durchquert. Die erreichbare Energie und Intensität der Gammastrahlung eröffnet neue und fundamentale Experimente in der Kernphysik.

Die typische Wellenlänge des Lichtes, die mit einem Objekt des Mikrokosmos wechselwirkt, ist umso kürzer, je kleiner dieses Objekt ist. Für Atome reicht dies...

Im Focus: Gamma-ray flashes from plasma filaments

Novel highly efficient and brilliant gamma-ray source: Based on model calculations, physicists of the Max PIanck Institute for Nuclear Physics in Heidelberg propose a novel method for an efficient high-brilliance gamma-ray source. A giant collimated gamma-ray pulse is generated from the interaction of a dense ultra-relativistic electron beam with a thin solid conductor. Energetic gamma-rays are copiously produced as the electron beam splits into filaments while propagating across the conductor. The resulting gamma-ray energy and flux enable novel experiments in nuclear and fundamental physics.

The typical wavelength of light interacting with an object of the microcosm scales with the size of this object. For atoms, this ranges from visible light to...

Im Focus: Wie schwingt ein Molekül, wenn es berührt wird?

Physiker aus Regensburg, Kanazawa und Kalmar untersuchen Einfluss eines äußeren Kraftfeldes

Physiker der Universität Regensburg (Deutschland), der Kanazawa University (Japan) und der Linnaeus University in Kalmar (Schweden) haben den Einfluss eines...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungen

124. Internistenkongress in Mannheim: Internisten rücken Altersmedizin in den Fokus

19.04.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Juni 2018

17.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Nachhaltige und innovative Lösungen

19.04.2018 | HANNOVER MESSE

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Auf dem Weg zur optischen Kernuhr

19.04.2018 | Physik Astronomie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics