NATURE – Nachhaltige Hubschrauberstruktur für eine umweltfreundliche Luftfahrt
DLR
DLR
Ganzheitliche Reduktion von CO₂-Emissionen in der Luftfahrt
Das Forschungsprojekt NATURE (NachhAlTige HUbschRaubErstruktur) verfolgt das Ziel, einen wesentlichen Beitrag zur Dekarbonisierung der Luftfahrtindustrie zu leisten. Im Zentrum steht die ganzheitliche Reduktion von CO₂-Emissionen über den gesamten Lebenszyklus von Hubschrauberstrukturen.
Die Projektpartner betrachten sämtliche Phasen – von der Materialherstellung über Fertigungstechnologien und Bauweisen bis hin zu Betrieb und End-of-Life-Prozessen. Durch diesen Cradle-to-Grave-Ansatz werden gegenläufige Effekte vermieden, die bei einer isolierten Optimierung einzelner Prozessschritte entstehen könnten. Ziel ist es, nachhaltige Konstruktionsprinzipien und Fertigungsprozesse zu etablieren, die zu einer signifikanten Reduzierung des ökologischen Fußabdrucks beitragen.
Leichtbau durch dünnwandige Flächenstrukturen und innovative Fügetechnologien
Die Fertigung moderner CFK-Komponenten (Carbonfaserverstärkte Kunststoffe) für die Luftfahrt umfasst mehrere energieintensive Prozessschritte, insbesondere beim Bohren und Fügen unterschiedlicher Werkstoffe wie Metalle und Klebstoffe. Das resultierende Strukturgewicht hängt stark von den Eigenschaften und der Materialstärke des Prepregs ab.
Das DLR-Institut für Bauweisen und Strukturtechnologie sowie das DLR-Zentrum für Leichtbauproduktionstechnologie entwickeln im Rahmen von NATURE eine innovative Bauweise basierend auf dünnwandigen Schalenstrukturen mit pseudo-Hohlprofilversteifungen. Diese Konstruktionsweise ermöglicht eine deutliche Masseeinsparung, ohne die mechanische Integrität der Struktur zu beeinträchtigen.
Im Fokus steht die Weiterentwicklung thermoplastischer Fertigungstechnologien, um Ablage- und Fügeprozesse effizienter zu gestalten. Der TP-Tapelegeprozess wird so angepasst, dass dünne, doppelt gekrümmte Geometrien prozesssicher hergestellt werden können. Zudem werden bestehende Thermoplastfügeverfahren hinsichtlich ihrer Eignung für biobasierte und recycelte Materialien evaluiert.
Prozessautomatisierung und Materialeffizienz durch SMC-Technologien
Ein weiteres Forschungsfeld im Projekt NATURE ist die automatisierte Fertigung von SMC-Strukturen (Sheet Molding Compound). Durch den Einsatz von Prozesssimulationen sollen die Prozessfindungszeit sowie der Energiebedarf signifikant reduziert werden.
Diese Technologie ermöglicht die wirtschaftliche Herstellung komplexer Strukturkomponenten, die bislang häufig aus metallischem Vollmaterial gefertigt wurden. Der SMC-Prozess ist vollständig automatisierbar und zeichnet sich durch ein hohes Funktionsintegrationspotenzial aus. Dadurch entstehen neue Möglichkeiten für den Leichtbau, die sowohl ökologische als auch ökonomische Vorteile bieten.
Interdisziplinäre Zusammenarbeit für eine nachhaltige Luftfahrt
Das Projekt NATURE wird durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE) gefördert.
BMWE
Beteiligte Partner sind:
- Airbus Helicopters
- Fraunhofer IGCV
- Technische Universität Dresden (TU Dresden)
- Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Durch die enge Zusammenarbeit dieser Forschungseinrichtungen und Industriepartner wird eine interdisziplinäre Entwicklung nachhaltiger Luftfahrttechnologien ermöglicht. Ziel ist es, innovative Konstruktions- und Fertigungsmethoden zu etablieren, die einen messbaren Beitrag zur CO₂-Reduktion in der Luftfahrt leisten.