• BMWK
  • 2022 - 2024

EcoFloor

Umweltfreundliche und Impactresistente Bodenplatten für zivile Flugzeuge

Um das Ziel der Reduktion des Ressourcenverbrauches und der CO₂-Emissionen bei der Herstellung von Sandwichbauteilen zu erreichen, wird im Projekt ein Verfahren entwickelt, um rezyklierte Carbonfasern (rCF) zu Multiaxialgelegen und Geweben zu verarbeiten. Diese Halbzeuge sollen zu tragenden Sandwichbauteilen für die Flugzeugkabine mit verbesserten Impact- und Akustikeigenschaften weiterverarbeitet werden. Das Vorhaben leistet einen Beitrag dazu, das Potenzial rezyklierter Fasern und nachwachsender Materialien für preiswerte, mittelgroße Kabinenbauteile mit angemessener Tragfähigkeit anwendbar zu machen. Zudem beschäftigt sich das Projekt mit der Verarbeitung der zurückgewonnenen Carbonfasern zu Geweben und Multiaxialgelegen, mit dem Ziel ähnliche mechanische Eigenschaften wie von Endlosfaserlaminaten zu erreichen und die Entwicklung einer neuen Bauweise für umweltfreundliche Bodenplatten zu ermöglichen.

Projektdetails

Christoph Klemm, B.Sc.
Composites

gefördert durch:
BMWK über LuFo VI-2

Budget: – €

 

Offizielles Dokument | FWTH Aachen
Faserinstitut Bremen e.V. | Unser Partner

Mission Statement

Im globalen Wettbewerb und unter dem Eindruck der globalen Umweltveränderungen sieht sich die Luftfahrtindustrie mit stetig wachsenden Anforderungen hinsichtlich Wirtschaftlichkeit und ökologischem Impact ihrer Produkte konfrontiert. Um diesen Anforderungen zu begegnen werden zunehmend carbonfaserverstärkte Kunststoffe (CFK) in Luftfahrzeugen eingesetzt. Allerdings entstehen bei deren Produktion sowie durch Produkte, die sich am Ende ihres Lebenszyklus befinden, Abfallströme, woraus recycelte Carbonfasern (rCF) zurückgewonnen werden. Diese Fasern werden noch nicht in strukturellen Bauteilen eingesetzt, wodurch die verbliebenen mechanischen Eigenschaften nicht ausreichend genutzt werden. Im Rahmen des EcoFloorProjektes wird der Einsatz von rCF in umweltfreundlichen und impactresistenten Bodenplatten in zivilen Flugzeugen untersucht. Dabei soll der Verbrauch fossiler Rohstoffe sowie die CO2-Emissionen in der Produktionsphase reduziert werden. 

Lösungsweg

Dieses Ziel soll durch den Einsatz von rCF-Halbzeugen in den Deckschichten der Sandwichplatten sowie nachhaltigen Materialien in der Zwischenschicht erreicht werden (siehe Abb. 1). Dazu wird zunächst ein Verfahren
entwickelt, um rCF zu Multiaxialgelegen und Geweben zu verarbeiten. Diese
Halbzeuge werden in der Folge als Deckschichten in einen Verbund mit einer
Korkschicht gebracht. Die resultierenden Verbünde werden hinsichtlich ihrer
Schlagzähigkeit und den akustischen Eigenschaften verbessert. Während 
der Entstehung werden die Prozessparameter zur Herstellung der neuen
Bauweise und Vakuuminfusion determiniert, um die von der Luftfahrtindustrie geforderte Qualität zu erreichen. Der identifizierte Ansatz wird hinsichtlich
Faktoren zur Effizienzerhöhung der Bauteilherstellung im Vergleich zum herkömmlichen Herstellungsverfahren im Autoklav geprüft. Die identifizierten
Prozesse werden zur Auslegung und Validierung einer Demonstratorbodenplatte mit der neuartigen Sandwichbauweise verwendet. Abschließend werden die wirtschaftlichen und ökologischen Vorteile der Verfahrens- und Produktentwicklung geprüft sowie eine Recyclingstrategie für die Platten entwickelt.

Bearbeitende und Danksagung

Univ.-Prof.
Prof. h.c. (Moscow State Univ.)
Dr.-Ing. Dipl.-Wirt. Ing.
Thomas Gries
Direktor

M.Sc. Rebecca Emmerich
Wissenschaftliche Beschäftigte

Wir danken dem Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) für die Förderung des Projektes unter der Fördernummer 20E2101C im Rahmen des Programmaufrufs zur Luftfahrtforschung und -technologie. Darüber hinaus bedanken wir uns bei allen Projektbeteiligten für Ihre rege Mitarbeit.

Weitere Projekte

KI-FlORiDA

Im Forschungsvorhaben KI-FlORiDA wird eine autonome und auf Künstlicher Intelligenz (KI) basierte Regelung zur Optimierung des Produktionsprozesses von Vliesstoff-Krempeln entwickelt. Mit innovativen Ansätzen werden zahlreiche Gesichtspunkte wie Produktivität und Wirtschaftlichkeit, Qualität, Operabilität und Verfügbarkeit, Bedienbarkeit und Umweltschutz zum Ziel des Gesamtsystems. Mittels Integration neuartiger optischer Sensorik bzw. KI-Auswertemethoden sowie der Kombination mit weiteren Daten aus den Aktuatoren und zusätzlichen Sensoren wird ein resilientes und lernfähiges System entwickelt. Durch den ganzheitlichen Ansatz verteilter Systeme mit Edge-Computing und der Integration von domänenspezifischen physikalischen Zusammenhängen in ein lern-basiertes Verfahren wird ein hohes Maß an Vertrauen und Nachvollziehbarkeit erreicht. Das Projekt befasst sich mit der aktuellen Herausforderung der Vliesstoffindustrie und leistet einen entscheidenden Beitrag zur Wettbewerbsfähigkeit des Produktionsstandortes Bayern. Das übergeordnete Ziel dieses Forschungsprojekts besteht darin, eine autonome und KI-gestützte Regelung für eine Vliesstoff-Krempel zu entwickeln, die intelligente Sensorik und Antriebstechnik einsetzt. Die Ergebnisse des Projekts führen zu einer Verbesserung der Wirtschaftlichkeit der Vliesstoffproduzenten, einer Steigerung der Produktivität durch eine autonome Produktion sowie zu einer Verbesserung der Produktqualität. Im Bereich der Sensorik für Zustandsdaten besteht das Ziel in der Entwicklung einer KI-basierten Anomalie-Erkennung zur Verbesserung der kamerabasierten Fehlererkennung bei der Inspektion von inhomogen strukturierten Oberflächen (insbesondere Vliesstoffen). Auf Automatisierungsebene liegt das Ziel in der bildbasierten Berechnung von Regelgrößen, die einen direkten Eingriff in den hochkomplexen Fertigungsprozess durch Prädiktion ermöglichen. Das Ziel im Bereich der Antriebstechnik besteht in der Integration von Aktuatoren in eine Vliesstoff-Krempel, die gleichzeitig als Sensoren genutzt werden können und einen antriebsnahen Prozesseingriff ermöglichen. Durch die Erweiterung der Datenquellen (multi-modal data analysis) sollen sowohl die Effizienz als auch die Genauigkeit der Regelung verbessert werden.

Laufend — 01.02.2025-31.04.2028