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 Beschichtung lässt Muscheln abrutschen
18.08.2017 | Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

nachricht PKW-Verglasung aus Plastik?
15.08.2017 | Technische Hochschule Mittelhessen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Topologische Quantenzustände einfach aufspüren

Durch gezieltes Aufheizen von Quantenmaterie können exotische Materiezustände aufgespürt werden. Zu diesem überraschenden Ergebnis kommen Theoretische Physiker um Nathan Goldman (Brüssel) und Peter Zoller (Innsbruck) in einer aktuellen Arbeit im Fachmagazin Science Advances. Sie liefern damit ein universell einsetzbares Werkzeug für die Suche nach topologischen Quantenzuständen.

In der Physik existieren gewisse Größen nur als ganzzahlige Vielfache elementarer und unteilbarer Bestandteile. Wie das antike Konzept des Atoms bezeugt, ist...

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Wissenschaftliche Grundlagen für eine erfolgreiche Klimapolitik

21.08.2017 | Veranstaltungen

DGI-Forum in Wittenberg: Fake News und Stimmungsmache im Netz

21.08.2017 | Veranstaltungen

European Conference on Eye Movements: Internationale Tagung an der Bergischen Universität Wuppertal

18.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Forscher entwickeln zweidimensionalen Kristall mit hoher Leitfähigkeit

21.08.2017 | Physik Astronomie

Ein neuer Indikator für marine Ökosystem-Veränderungen - der Dia/Dino-Index

21.08.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Kieler Wissenschaft entwickelt exzellentes Forschungsdatenmanagement

21.08.2017 | Informationstechnologie