RAFINESS: Biobasierter Hochleistungswerkstoff

Im Flugzeugbau werden hohe Anforderungen an die eingesetzten Werkstoffe gestellt. Fraunhofer UMSICHT hat im Projekt »RAFINESS« einen biobasierten Werkstoff entwickelt, der speziell für den Einsatz im Flugzeugbau konzipiert ist. Er zeichnet sich durch eine gute Schlagzähigkeit, Flammbeständigkeit und hohe Temperaturstabilität aus. Gesamtziel des Projekts war es, den neuartigen Werkstoff mittels robotergeführter Additiver Fertigung (RAM) in und auf eine Honigwaben-Leichtbauplatte zu drucken. Durch die Additive Fertigung wird gewährleistet, dass der Werkstoff genau an den benötigten Stellen aufgebracht wird. Dies ermöglicht eine effiziente Nutzung des Materials und Funktionsintegrationen, die zur Reduzierung der Menge und der Vielfalt der verwendeten Werkstoffe beitragen.

Der biobasierte Werkstoff bietet Chancen für eine nachhaltigere Luftfahrtindustrie: Durch den gezielten Materialeinsatz in der Additiven Fertigung kann das Gesamtgewicht eins Flugzeugs verringert werden. Das wiederum führt zu einem geringeren Treibstoffverbrauch und somit zu einer Reduktion der Klimaauswirkungen jedes einzelnen Flugs. Zudem wird der Einsatz fossiler Ressourcen in den Materialien für den Innenausbau vermieden. Die geplante Reduzierung der Anzahl der eingesetzten Werkstoffarten durch Funktionsintegration trägt zu einer besseren Recyclingfähigkeit bei. In Kombination mit weiteren Maßnahmen wie beispielsweise biobasierten Kraftstoffen kann »RAFINESS« die Nachhaltigkeitsziele der Branche unterstützen.

Der glasfaserverstärkte Werkstoff auf Basis von biobasiertem Polyamid wurde erfolgreich entwickelt. Durch die Kombination von Stabilisatoren und Verarbeitungshilfsmitteln ist es den Forschenden gelungen, einen technischen Werkstoff zu schaffen, der sich optimal für die Verarbeitung mittels RAM eignet. Die hohe thermische Stabilität des Werkstoffs verhindert bei dieser anspruchsvollen Verarbeitungsmethode zum einen, dass Verfärbungen durch Zersetzung entstehen, zum anderen, dass Rauchentwicklung auftritt. Seine sehr geringe Schrumpfung ermöglicht präzises Drucken ohne spätere Ablösungen vom Substrat. Auch eine Nachbearbeitung der Oberfläche durch Fräsen ist problemlos möglich.

Der im Rahmen von »RAFINESS« entwickelte Werkstoff ist jedoch nicht nur für die Luftfahrtindustrie von Interesse. Er eignet sich dank seiner Fließeigenschaften und guten Entformbarkeit bei geringer Schrumpfung auch für die Spritzguss-Verarbeitung. Dies eröffnet vielfältige Anwendungsmöglichkeiten, beispielsweise im Bereich des Anlagenbaus oder in der Herstellung von Elektronikbauteilen.

• ZAL Zentrum für Angewandte Luftfahrtforschung GmbH
• Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM
• SFS Intec GmbH

In Kooperation mit dem österreichischen Projekt PIONEER

• FACC Operations GmbH
• Carbon Cleanup GmbH
• Transfercenter für Kunststofftechnik GmbH
• Kompetenzzentrum Holz GmbH