Verbundvorhaben TIRIKA: Technologien und Reparaturverfahren für nachhaltige Luftfahrt in Kreislaufwirtschaft - Teilvorhaben TIRIKA-FIBRE: Entwicklung von Prozessen für die Kreislaufwirtschaft von amorphen Thermoplasten in der additiven Fertigung mittels Extrusionsverfahren

Abstract

Im Bereich der Luftfahrt werden bereits zahlreiche Produkte in additiven Fertigungsverfahren hergestellt, wie z. B. dem Filament Layer Manufacturing (FLM). Jedoch ist bisher keine Kreislaufwirtschaft etabliert, sodass für die Fertigung stets Neumaterial aus erdölbasierten Rohstoffen verwendet wird und damit verausschusste Bauteile, Restfilamente sowie übrig gebliebene Supportstrukturen dem Entsorgungsprozess zugeführt werden. Zur Ressourcenschonung und dementsprechend einer Weiterentwicklung der Herstellungsprozesse für das Ziel einer nachhaltigen Luftfahrt sind Recyclingkonzepte zu entwickeln, um die Materialien in ausreichender Qualität im Kreislauf halten zu können. Dabei ist zu berücksichtigen, dass klebstofffreie Verbindungstechnologien qualifiziert werden, sodass die Werkstoffe wieder sortenrein für die Wiederaufbereitung getrennt werden können. Des Weiteren können die Flugzeugbauteile über innovative Reparaturverfahren länger verwendet werden und müssten nicht durch aufwendig zu produzierende, ressourcenintensive Neuteile ersetzt werden. Durch die Entwicklung nachhaltiger Technologien und Materialien sowie dem unterstützenden Aufbau einer geschlossenen digitalen "end-2-end" Kette werden die Emissionen in Produktion und Flugbetrieb deutlich gesenkt. Das Kernziel des durchgeführten Verbundprojektes TIRIKA bestand darin, die Hürden zu einer vollumfänglich nachhaltigen Luftfahrtindustrie zu überwinden. Um alle Themenfelder zu adressieren, wurde das Vorhaben in fünf Hauptarbeitspakete (HAP) gegliedert. Im HAP 1 Life Cycle Assessment wurden die Umweltauswirkungen bewertet. Nachhaltige Materialien durch Kreislaufwirtschaft wurden im HAP 2 untersucht. Im HAP 3 zur Ressourceneffiziente Fertigung ist die gesamte Prozesskette vom Material über die Fertigungsprozesse bis hin zum fertigen Bauteil hinsichtlich der Kreislaufwirtschaft weiterentwickelt worden. Der Fokus von HAP 4 lag auf der Entwicklung eines nachhaltigen, umweltfreundlichen Oberflächenschutzes. In HAP 5 wurden die Technologien zur Reparatur, Wiederverwendung und Materialrückführung weiterentwickelt. Das Faserinstitut Bremen bearbeitete in HAP 3 die Themen zur Kreislaufwirtschaft im Filament 3D-Druck, Inline-Sensorik bei der Direktextrusion und Fügetechnologien für additiv gefertigte Strukturen.