KONKAV Abschlussbericht - Auslegung und Optimierung innovativer Bauteile aus teilkonsolidierten Vliesstoffen

Abstract

Hauptziel des Teilvorhabens ist es, Bauteile der Kabinenverkleidung von Flugzeugen der Urban Air Mobility (UAM) aus teilkonsolidierten Vliesstoffen auszulegen und zu optimieren. Dazu werden im Verbund-vorhaben KONKAV neue Ansätze entwickelt, die primär auf nachhaltige und gewichtsoptimierte Komponenten für die Kabine abzielen. In Teilprojekt 1 (TP1) werden ganzheitliche Kabinenlösungen entwickelt, die auf Ultraleicht-Bauweisen basieren. Das Teilvorhaben der RWTH Aachen fokussiert sich dabei auf die innovative Kabinenverkleidung, realisiert durch teilkonsolidierte Vliesstoffe. Bauteile aus Vliesstoffen können aus recycelten Faserstoffen hergestellt werden. Durch die Einbringung von recycelten Vliesstoffen beim Herstellprozess und der Recyclingfähigkeit durch die Rückführbarkeit der Bauteile selbst kann eine sehr hohe Ökoeffizienz erreicht werden. In der Luftfahrt kommen Vliesstoffe derzeit nicht zum Einsatz, da ihr Leichtbaupotenzial durch konventionelle Fertigungsverfahren nicht ausgeschöpft werden kann. Die Teilkonsolidierung der Vliesstoffe (vorzugsweise aus Carbonfasern gefertigt) bietet als neues Verfahren Möglichkeiten der Optimierung von Strukturen und eröffnet damit ein Potenzial, kostengünstige, ökoeffiziente Bauteile mit hoher Recyclingfähigkeit in der Luftfahrt zu etablieren. Dabei wird ein Struktursystem entwickelt, in dem der Vlieswerkstoff zum einen die Verkleidung selbst bildet, als auch zur parallelen Integration von Funktionen, wie u.a. thermische Isolation und akustische Dämpfung, genutzt wird. Diese multifunktionale Ultraleichtbauweise führt zu ökoeffizienten Leicht-baustrukturen mit enormer Kosteneinsparung für die Luftfahrt. Mit den Erkenntnissen aus mechanischen Charakterisierungen auf Coupon- und Bauteilebene und den Ergebnissen numerischer struktur-mechanischer Modelle soll dazu eine Methode zur Auslegung und Optimierung von Leichtbaustrukturen aus Vlieswerkstoffen entwickelt werden, die eine Übertragbarkeit auf andere Bauteile ermöglicht.