Weiterentwicklung einer funktionsintegrativen ressourcenschonenden Leichtbaustruktur für die Luftfahrt (InteReSt-II); Teilvorhaben: NFK-Verbund- und Beschichtungsmaterialauswahl, Prüfung und Bewertung der technischen Tauglichkeit eines repräsentativen Bauteils hinsichtlich Luftfahrtumgebungsbedingungen; Kurztitel: InteReSt-II

Abstract

Die Forschungsarbeiten konzentrieren sich auf die Substitution von gängigen Luftfahrtwerkstoffen, wie CFK und GFK, durch neuartige hybride Naturfaserverbunde (NFK) mit biogenem Massenanteil von mehr als 50 %. Im Rahmen des Verbundvorhabens dient repräsentativ eine Hubschrauber-Kabinentür zur Demonstration und zur Evaluierung des Technologiekonzepts. In der Materialauswahl wurde das Flachsfaser-Grundmaterial und biobasierte Beschichtungen identifiziert. Strukturmech. Untersuchungen wurden an den optimierten hybriden Kabinentüren sowie auf Couponebene zu Luftfahrt-Umwelteinflüssen hins. Auslagerung bei Temperatur und Feuchte durchgeführt. Blitzschlagversuche mit leitfähigen Materialien und Beschichtung, Funktionstests der Kabinentür und eine technische Bewertung der Tauglichkeit hinsichtlich Luftfahrt-Umwelt-Einflüsse wurden durchgeführt. Mit geeigneter Materialauswahl und Herstellungsprozessen von uni- und bidirektionalen Flachsfasern mit Bio-Epoxidharz konnten die Festigkeiten deutlich gesteigert werden. Zwei Wochen Auslagerung bei Temperatur und Feuchte resultierten in einer Massenzunahme von 6 - 11 % und einer Reduktion des E-Moduls parallel zu den Fasern. Schützende Beschichtungen konnten die Absorptionsrate und Massenzunahme um bis zu zwei Drittel reduzieren. Die geringe elektr. Leitfähigkeit der Flachsfasern erfordert einen starken und somit schweren Blitzschutz. Die optimierte Kabinentür mit 41 % Bioanteil zeigt eine vergleichbare strukturmechanische Performanz zur originalen Referenztür aus Kohlefasern. Mit optimierten Fertigungsprozessen und biobasierten Klebstoffen sind Bioanteile von über 50 % der reinen Türstruktur möglich. Die geringe elektrische Leitfähigkeit der Flachsfasern ermöglicht funkwellentransparente Strukturen für z.B. Radome. Die biobasierten Beschichtungen zeigen Schutzwirkung bei Luftfahrt-Umwelteinflüssen wie UV-Strahlung, mikrobiellem Wachstum und Luftfahrtflüssigkeiten und weisen keinen Nachteil gegenüber fossilen Systemen auf.