Weiterentwicklung einer funktionsintegrativen und ressourcenschonenden Leichtbaustruktur für die Luftfahrt (InteReSt-II); Teilvorhaben: Materialauswahl, Untersuchung relevanter Luftfahrt-Umwelt-Einflüsse und projektbegleitende Ökobilanzierung

Abstract

Ziel des Projekts „InteReSt-II“ war die Weiterentwicklung einer hybriden Helikoptertür für einen Ultraleichthubschrauber. Dafür wurden Carbonfasern und Flachsfasern in einer duroplastischen Matrix kombiniert. Um den Bioanteil der lackierten Hubschraubertür zu erhöhen, wurden (teil-)biobasierte Lacke ausgewählt und in Ihren Eigenschaften mit etablierten Flugzeuglacken verglichen. Insgesamt wurden 14 Lacksysteme für die Untersuchungen am IfBB ausgewählt. Ziel war es, den Einfluss luftfahrtspezifischer Umwelteinflüsse auf die optischen und mechanischen Eigenschaften von Flachsfaserkompositen (FFK) und Lacksystemen zu bewerten. Die Proben wurden bis zu 28 Tage den Umweltbedingungen ausgesetzt und wurde festgestellt, dass Wasser und UV-Licht die optischen und mechanischen Eigenschaften von FFK negativ beeinflussen, die Komposite jedoch resistent gegen Auslagerung in Hydrauliköl und Kerosin sind. Es konnten außerdem zwei teilbiobasierte Autointerieurlacke bestimmt werden, die im Vergleich zu den fossilen Flugzeuglacken gleich gut abschnitten. Die biologische Herkunft der Flachsfasern begünstigt außerdem in besonderem Maß die Degradation durch mikrobielles Wachstum. Daher untersuchte das IfBB zusätzlich das Pilzwachstum auf verschiedenen FFK -Substraten und Lacken. Die begleitende Ökobilanzierung zur optimierten Helikoptertür verglich fünf Szenarien, unter anderem wurde die Carbonfaserntür mit der optimierten InteReSt-II Hybridtür verglichen. Für die InteReSt-II-Tür zeigen sich 42,8 % Einsparungen von CO2-eq während der Herstellung. Jedoch ist diese schwerer als die Carbonfasertür, was sich in der Nutzungsphase negativ auswirkt. Die optimierte Hybridtür ist jedoch auch auf eine Vielzahl von möglichen Lastfällen ausgelegt und daher nicht direkt mit der ursprünglichen, nicht optimierten Carbonfasertür vergleichbar. Es darf weiterer Studien, um das CO2-Einsparpotential durch den Einsatz von Naturfaser-Hybridwerkstoffen in der Luftfahrt abschließend zu bewerten. Datei-Upload durch TIB The goal of the "InteReSt-II" project was to further develop a hybrid helicopter door for an ultralight helicopter. Carbon fibers and flax fibers were combined in a thermoset matrix. To increase the bio-content of the coated helicopter door, commercial (partially) bio-based coatings were selected, and their properties compared with established aircraft paints. A total of 14 coating systems were selected for the tests at the IfBB. The aim was to evaluate the influence of aviation-specific environmental influences on the optical and mechanical properties of flax fiber composites (FFK) and paint systems. The samples were exposed to environmental conditions typical for helicopters for up to 28 days and it was found that water and UV light have a negative effect on the optical and mechanical properties of FFK, but that the composites are resistant to ageing in hydraulic oil and paraffin. In addition, two partially biobased car interior paints were identified that performed equally as the fossil-based aircraft paints. The biological origin of the flax fibres also particularly favours degradation through microbial growth. For this reason, the IfBB also investigated fungal growth on various FFK substrates and paints. The accompanying life cycle assessment for the optimised helicopter door compared five scenarios, including the carbon fibre door and the optimised InteReSt-II hybrid door. The InteReSt-II door showed a 42.8 % saving in CO2-eq during manufacture. However, it is heavier than the carbon fibre door, which has a negative impact in the use phase. Since the optimised hybrid door is also designed for a variety of possible load cases, it is therefore not directly comparable with the original, non-optimised carbon fibre door. Further studies are needed to conclusively evaluate the CO2 savings potential of using natural fibre hybrid materials in aviation.