Flugzeugemissionen beginnen am Boden: Wie digitale Zwillinge Bauteile langlebiger machen + test

• Mehr als Abgase aus Triebwerken
• Fünfzehn Partner und ein Expertenbeirat
• Verbundwerkstoffe, die ihren Zustand melden
• Reparaturen mit digitaler Unterstützung
• Vom Entwurf bis zum Lebensende
• Luftfahrt ist auch Werkstoff- und Datenarbeit
• Fazit
• Fünf Fragen: Wie pflegst du deine Sachen? (Test)

⇑Mehr als Abgase aus Triebwerken

Wenn von den Umweltauswirkungen der Luftfahrt die Rede ist, geht es meist um die Emissionen der Flugzeuge in der Luft. Das Problem ist jedoch größer. Die Branche erzeugt auch viel Abfall: ausgemusterte Flugzeuge, abgelaufene Materialien und entsorgte Teile.

Es gibt aber auch eine gute Nachricht: Bis zu 90 % des Gewichts eines Flugzeugs können wiederverwendet oder recycelt werden. Die entscheidende Frage lautet also, wie man Bauteile so entwickelt, fertigt und repariert, dass sie möglichst lange halten.

⇑Fünfzehn Partner und ein Expertenbeirat

Genau damit befasste sich das EU-finanzierte Projekt GENEX. Koordiniert vom Technologischen Institut Aragón (ITA) in Spanien, vereinte es 15 Partner aus Wissenschaft und Luftfahrt.

„Die Reduzierung der Emissionen im Luftverkehr beginnt mit der Entwicklung effizienterer und langlebigerer Teile und Komponenten. Genau das hat sich das Team des Projekts GENEX zum Ziel gesetzt“, sagt Andrea Calvo Echenique vom ITA.

„Unter der Anleitung eines Beirats aus Luftfahrtfachleuten konnten wir rasch irrelevante oder nicht zertifizierbare Technologien aussortieren und uns stattdessen auf jene konzentrieren, die dem Sektor am meisten von Nutzen sind“, erklärt sie.

⇑Verbundwerkstoffe, die ihren Zustand melden

Das Team arbeitete an der modernen Fertigung von Verbundwerkstoffen mit recycelbaren Harzen und automatisierter Faserablage außerhalb des Autoklaven. In die Werkstoffe wurden digitale Sensoren eingebaut, die den Zustand von Luftfahrtstrukturen überwachen.

„Die von diesen Sensoren erfassten Daten werden in einen digitalen Zwilling einer Struktur umgewandelt, den wir dann beispielsweise nutzen können, um Schäden zu überwachen, zu erkennen und zu lokalisieren sowie die Lebensdauer eines Bauteils zu modellieren und vorausschauende Wartung durchzuführen“, so Calvo Echenique. „Endergebnis ist eine Komponente mit längerer Lebensdauer.“

⇑Reparaturen mit digitaler Unterstützung

„Neben unseren Lösungen für die Fertigung und zur Überwachung des Zustands von Strukturen ist die Digitalisierung von Reparaturprozessen meiner Meinung nach eines der herausragendsten Projektergebnisse“, betont die Forscherin.

Entwickelt wurden unter anderem:

• virtuell unterstütztes Schäften bei der Vorbereitung der Reparaturstelle,
• Erkennung und Reinigung von Verunreinigungen mit Lasern,
• digital unterstützte Heißklebeverfahren.

„Digitalisierte Reparaturprozesse verbessern die Ergebnisse, ermöglichen schnellere und zuverlässigere Reparaturen sowie reduzieren somit Ausfallzeiten und erhöhen die Lufttüchtigkeit eines Flugzeugs“, sagt Calvo Echenique.

⇑Vom Entwurf bis zum Lebensende

GENEX hat Prozesse entwickelt, die den gesamten Lebenszyklus eines Bauteils abdecken – vom Entwurf bis zum Ende der Nutzung. „Durch die Entwicklung nachhaltiger Materialien, energiearmer Fertigungsprozesse und digitaler Technologien zur Verlängerung der Komponentenlebensdauer trägt die Arbeit von GENEX dazu bei, den CO₂-Fußabdruck eines Flugzeugs zu verkleinern“, erklärt sie.

„Damit bringen wir Europa seinem Ziel, der erste klimaneutrale Kontinent zu werden, einen Schritt näher.“ Die Arbeit wird in den Folgeprojekten TOSCA und CompSTLar im Rahmen von Horizont Europa fortgesetzt.

⇑Luftfahrt ist auch Werkstoff- und Datenarbeit

GENEX zeigt, dass eine umweltfreundlichere Luftfahrt nicht nur eine Frage von Triebwerken und Treibstoff ist. Dazu gehören auch Werkstofftechnik, Sensorik, Datenanalyse und Wartungsplanung.

⇑Fazit

Der Fußabdruck der Luftfahrt beginnt lange vor dem Start – schon bei Entwicklung und Fertigung der Bauteile. GENEX kombinierte Verbundwerkstoffe aus recycelbaren Harzen, Sensoren für digitale Zwillinge und digital unterstützte Reparaturen. Das Ergebnis sind langlebigere Komponenten, kürzere Ausfallzeiten und ein kleinerer CO₂-Fußabdruck.

⇑Fünf Fragen: Wie pflegst du deine Sachen? (Test)