Carbonfasern von Teijin Carbon aus deutscher
Produktion
Laut DLR-Prognose steigen die Passagierzahlen in der kommerziellen Luftfahrt von vier Milliarden in 2016 auf 9,5 Milliarden bis 2040 – und mit ihnen der CO2-Ausstoß. Der Bedarf an klimafreundlichen Flugzeugen war nie dringender. Neuartige Composite-Werkstoffe sind hierfür der Schlüssel.
Die globale Luftfahrt trägt derzeit etwa drei Prozent zum weltweiten CO2-Ausstoß bei. Dass dieser Wert deutlich steigen wird, liegt auf der Hand. Das stellt die Branche im Sinne des Klimaschutzes vor Handlungsbedarf. Dies hat auch die Politik erkannt und verschiedene Rahmenbedingungen gesetzt. Das Klimaschutzpaket „Fit for 55“ der Europäischen Union gibt beispielweise vor, die Treibhausgase in der EU bis 2030 um mindestens 55 Prozent gegenüber dem Ausstoß 1990 zu reduzieren und Europa bis 2050 klimaneutral zu gestalten. Für die Luftfahrt sollen Instrumente wie eine Beimischquote für Alternativkraftstoffe, eine Kerosinsteuer und eine Verschärfung des Emissionshandels die CO2-Reduktion vorantreiben.
Neue Bauweisen ermöglichen klimaneutralen Luftverkehr
Die genannten Instrumente leisten einen Beitrag für klimaneutrale Luftfahrt. Doch besonders wirksame Konzepte setzen bereits früher an. Derzeit erforscht die kommerzielle Luftfahrt neue Antriebstechnologien basierend auf Elektro-, Hybrid- und Wasserstofflösungen. Innovative Designs ermöglichen zudem den Bau äußerst energieeffizienter Flugzeuge und die optimale Integration dieser Antriebssysteme. Airbus stellt derzeit gleich mehrere solcher Konzepte vor, zum Beispiel einen „Nurflügler“, welcher auf Wasserstoffantrieb beruht und aufgrund seiner Bauweise von einem geringeren Strömungswiderstand bei erhöhtem Auftrieb profitiert. Das reduziert den Kraftstoffverbrauch deutlich.
Vorteile von Composite-Werkstoffen aus Carbonfaser
Zur Umsetzung all dieser Konzepte sind neuartige Composite-Werkstoffe Voraussetzung. Dabei kommt carbonfaserverstärkten Verbundwerkstoffen aufgrund ihrer wertvollen Eigenschaftskombination eine besondere Rolle zu. Sie sind äußert leicht bei gleichzeitig hoher mechanischer Stabilität. Weiterhin eröffnen sie neue Möglichkeiten bei der Flugzeugauslegung, sodass Antriebssysteme bestmöglich integriert werden und Energie effizienter genutzt wird. Komplexe Bauteile lassen sich auf diese Weise in einem Schritt produzieren, anstatt einzelne Komponenten schrittweise zusammenzuführen.
TEIJIN – führender Partner für die Luftfahrt
Bei der Entwicklung und Fertigung solcher Produkte ist TEIJIN einer der führenden Partner für die Luftfahrtbranche. Die innovativen Composite-Werkstoffe des Unternehmens, hergestellt am Standort Oberbruch in NRW, wie beispielsweise Tenax™ Filamentgarn, Tenax™ ThermoPlastics und Tenax™ Dry Reinforcements weisen außergewöhnlich gute mechanische, elektrische und thermische Eigenschaften auf. Dank dieser Vorteile werden TEIJIN-Produkte für eine Vielzahl an Anwendungen in der Luftfahrt genutzt. Von Rumpfstrukturen, über Teile der Tragflächen und Triebwerke bis zum Interior – der Bau eines modernen, CO2-effizienten Flugzeugs ist ohne Composite-Werkstoffe von TEIJIN undenkbar.
Umweltziele der Teijin-Gruppe
CO2-Einsparung bereits bei der Produktion von Composite-Werkstoffen
Um den CO2-Fußabdruck seiner Leichtbaumaterialien zu reduzieren, nutzt TEIJIN sogenannte LCA-Analysen (Life Cycle Assessment). Hierbei werden über den gesamten Lebenszyklus eines Produktes Energie- und Materialverbrauch betrachtet. Auf dieser Basis verfolgt TEIJIN zwei Ansätze zur CO2-Reduktion:
Innovative Composite Werkstoffe aus Carbonfasern (Tenax™ Dry Reinforcements)
Grünes Material für Tenax™ Produkte
Noch ist für die Produktion von Carbonfasern Rohöl nötig, was sich ungünstig auf die CO2-Bilanz der Tenax™ Materialien auswirkt. Bereits jetzt arbeitet TEIJIN mit Hochdruck an einer technischen Revolution: Carbonfasern auf Basis nachhaltiger Rohstoffe. Weiterhin konzentriert sich das Unternehmen auf Upcycling und Wiederverwendung, sodass anfallende Nebenprodukte, Ausschuss und Verschnitt sinnvoll genutzt werden. Beispielweise hat TEIJIN drei verschiedene thermoplastische Recycling-Lösungen entwickelt: Compound, Chips und Crushed. Es handelt sich um verstärkte Materialkombinationen aus recyceltem Tenax™-Carbonfasermaterial und recyceltem teilkristallinen Polyetheretherketon (PEEK).
Nutzung grüner Prozesse
Die Herstellung eines jeden Produkts benötigt Energie, wodurch CO2 entsteht. Um hier klimaneutral zu agieren, verfolgt TEIJIN zwei Konzepte. Zum einen soll durch effizientere Prozesse der Energiebedarf reduziert werden. Zum anderen steht die Nutzung CO2-neutraler Energiequellen im Fokus. Beispielsweise nutzt TEIJIN zusammen mit dem Industrieparkbetreiber Veolia am Standdort Heinsberg-Oberbruch die produktionsbedingte Abwärme und spart damit jährlich rund 1.500 Tonnen an CO2-Emissionen ein.
Zusammenfassung
Ein deutliches Wachstum in der kommerziellen Luftfahrt auf der einen, die dringende Notwendigkeit zur CO2-Reduktion auf der anderen Seite: Um Mobilität und Klimaschutz in der Welt von morgen zu schützen, bedarf es bereits heute neuer Konzepte. Nachhaltige Composite-Werkstoffe von innovativen Unternehmen wie TEIJIN sind deswegen essenziell für Design und Bau klimaneutraler Flugzeuge.
Autorin:
Jana Kubitz
Manager Aerospace Downstream Europe
Teijin Carbon Europe GmbH
+49 202 32-4109,
aerospace@teijincarbon.com
www.teijincarbon.com
