Der Traum vom Kreis

Er knackt derweil schon die Triebwerke ab. Offenbar hat er bereits die nächste Idee. „Moment!“, sage ich. „Wenn du ein richtig echtes Flugzeug bauen willst, darfst du es eigentlich nicht mehr auseinandernehmen. Du musst es in die Ecke stellen und dir neue Steine kaufen!“

Circular Economy in der Luftfahrt

Reparatur und Wartung

Lieferketten in unsicheren Zeiten

Nachhaltigkeit ist jedoch nicht die einzige treibende Kraft bei der Transformation hin zur Circular Aviation. Von ebenso zentraler Bedeutung sind robuste und resiliente Lieferketten. An kaum einem Material lässt sich das so deutlich beobachten wie an Titan. Bereits in den Fünfzigerjahren kam es in Flugzeugen wie der Boeing 707 zum Einsatz. Seitdem ist der Titan-Anteil in Luftfahrzeugen kontinuierlich gestiegen. Die Gründe: Titan ist leicht und extrem belastbar, es übersteht große Temperaturschwankungen, wie sie beispielsweise im Inneren eines Triebwerkes auftreten, und es ist darüber hinaus mit vielen Verbundwerkstoffen kompatibel. Mit dem Metall lässt sich also Platz und Gewicht sparen. Aus diesem Grund bestehen heutige Verkehrsflugzeuge wie der Airbus A320neo oder die Boeing 737 MAX zu etwa zwölf Prozent aus Titan. Mittlerweile steckt der Werkstoff nicht nur in besonders kritischen Bauteilen wie den Triebwerken oder Tragflächen, sondern auch im Fahrwerk und im Rumpf. Die Rechnung ist einfach: Eine leichtere Maschine verbraucht weniger Treibstoff, stößt weniger Treibhausgase aus und lässt sich wirtschaftlicher betreiben.

Vor dem Überfall auf die Ukraine im Februar 2022 war Russland Titan-Hauptlieferant sowohl für die europäischen als auch die amerikanischen Flugzeugbauer und Zulieferer. Diese Kapazitäten sollen seitdem von anderen Ländern aufgefangen werden – und das ist eine gigantische Herausforderung, wenn man sich folgende Zahlen vor Augen führt: Das Passagieraufkommen in der Luftfahrt wird absehbar um 4,5 Prozent pro Jahr wachsen. Mehrere Tausend Flugzeuge sind bestellt und gehen in den nächsten Jahren in Betrieb – mit steigendem Titan-Anteil. Man kann sich also leicht ausrechnen, dass Europa in gravierende Abhängigkeiten geraten wird, wenn sich keine klugen Lösungen für die Materialknappheit finden.

Der DLR-Wissenschaftler Tim Hoff hat sich eingehend mit den aktuell und künftig benötigten Mengen Titan beschäftigt. Dafür analysierte er die Daten von mehr als 55.000 Flugzeugen, aktiven wie außer Dienst gestellten. „Weltweit befinden sich etwa 13.600 Tonnen Titan in abgestellten Flugzeugen“, so Hoff. Was läge da näher, als das herumstehende Titan zu recyceln? „Der Ansatz ist zunächst einmal vielversprechend“, sagt Hoff. „Technisch gesehen sind die Hürden für das Recyceln von Titan niedrig. Das Problem ist vor allem ökonomischer Natur.“ Denn das Titan steckt breit verteilt in vielen Komponenten der Flugzeuge; der wirtschaftliche Anreiz, es mühsam zu extrahieren und zu sammeln, ist nicht groß genug. Dazu kommen regulatorische Einschränkungen. „Die Anforderungen an die Qualität von Titan sind sehr hoch. Mit recyceltem Material sind diese Standards zurzeit noch schwer zu erreichen. Es kann aber durchaus in anderen Industrien verwendet werden.“

Ein längeres Leben

Recycling allein kann die Herausforderung also nicht lösen. Stattdessen forscht Hoff parallel an einem anderen Ansatz. Er wies nach, dass eine Verlängerung der Lebenszeit von Flugzeugen die deutlich bessere Strategie ist. Denn selbst wenn man ausgemusterte Maschinen umfassend recycelt, sind sie im Schnitt vorher erst einmal 25 Jahre im Dienst. Besser ist es, den Bedarf zu reduzieren. Das lässt sich mit einer Verlängerung der Lebensdauer erreichen. „Eine Verlängerung der durchschnittlichen Lebenszeit um zweieinhalb Jahre würde knapp zehn Prozent Material einsparen“, erläutert Hoff. „Dreimal so viel, wie es das Recycling verspricht. Wenn man Recycling und Lebenszeitverlängerung kombiniert, können sogar 15 Prozent erreicht werden.“

Wenn man an die Instandhaltung von Luftfahrzeugen denkt, stellt man sich hocheffiziente Prozesse vor, die seit Jahrzehnten perfektioniert wurden. Dass es in Sachen Instandhaltung durchaus Luft nach oben gibt, erläutert Robert Meissner vom DLR-Institut für Instandhaltung und Modifikation an folgendem Beispiel: „Die Prüfung des Reifendrucks geschieht nach streng festgelegten Intervallen. Das gilt auch für viele andere Instandhaltungsaufgaben. Bei 90 Prozent solcher präventiven Maßnahmen wird aber letztlich am Flugzeug nichts geändert.“ Nun könnte man intuitiv meinen, diese Vielzahl an geplanten Maßnahmen sei vor allem den hohen Sicherheitsstandards in der Luftfahrt geschuldet. Aber es gibt noch einen anderen entscheidenden Grund. „Geplante Maßnahmen lassen sich in einen Flugplan integrieren. Wird hingegen eine ungeplante Maßnahme nötig, zum Beispiel ein Reifenwechsel, kann das dazu führen, dass eine Maschine für eine unbestimmte Zeit ausfällt.“

Diese Vorhersagemethodik, genannt Predictive Maintenance, ist für Meissner aber nur die Grundlage für einen noch weitreichenderen Ansatz. Dafür muss man nicht nur wissen, wann an welcher Maschine welche Komponente ausfällt, sondern auch, auf welchem Flughafen sie dann sein wird, ob Ersatzteile in der Nähe sein werden und ein MRO-Betrieb, der sie einbauen kann. „Eine solch weitreichende Strategie, genannt Prescriptive Maintenance, berücksichtigt das ganze Luftverkehrssystem. Sie kann Wartungsabläufe erheblich optimieren und unnötige Schritte vermeiden“, betont Meissner. Damit könnte der Prescriptive Maintenance eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung der Luftfahrt hin zur Circular Aviation zukommen.

„Wenn wir unsere Nachhaltigkeitsziele erreichen wollen“, ergänzt Ligeia Paletti, „müssen wir den Blick weiten und nicht nur auf Flugphase und CO₂-Ausstoß schauen, sondern auch sichtbar machen, welchen großen Einfluss MRO und end of life haben.“ Im vergangenen Jahr hat die EU mit der Direktive zum Recht auf Reparatur alle Branchen in die Pflicht genommen, ihre Produkte auch über die Gewährleistungsdauer hinaus reparierbar zu machen. „In dieser Hinsicht“, sagt Ligeia Paletti, „ist die Luftfahrt heute schon jedem Alltagsgut voraus.“

Mein Sohn hat den Flieger inzwischen wieder auseinandergenommen. Na ja, nicht ganz. Die Flügel waren gelungen, die behält er erst mal. Mit dem Rest ist er noch nicht zufrieden. Es ist vielleicht keine allzu überraschende Erkenntnis, aber: Auch mit Klemmbausteinen ist es schwer, einen perfekten Kreis zu bauen. Das sollte uns aber nicht davon abhalten, es zu versuchen.