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MULTIFUNCTIONAL LAYERS FOR SAFER AIRCRAFT COMPOSITES STRUCTURES

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Neue Verbundwerkstoffe für mehr Flugsicherheit

Bei herkömmlichen Flugzeugkonstruktionen erfüllen verschiedene Schutzmaterialien und Überwachungssysteme unterschiedlichste Aufgaben. Eine EU-Initiative entwickelte nun multifunktionale Komponenten für leichtere und sicherere Flugzeuge.

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Die Flugzeugindustrie setzt zunehmend auf Verbundwerkstoffe, da sie eine höhere Festigkeit und geringeres Gewicht haben und die Aerodynamik komplexer Formen besser ist als bei Metallbauteilen. Allerdings ist die Wärme- (bzw. Kälte-) und elektrische Leitfähigkeit schlechter, sodass die Brandgefahr steigt und giftige Gase und Rauch freigesetzt werden können, andererseits aber auch die Eisbildung verstärkt wird. In der Regel sollen integrierte Metallgitter oder -folien die Tragflächen vor Vereisung schützen, und für den Brandschutz wird Wärmeisolierung verwendet. Das EU-finanzierte Projekt LAYSA (Multifunctional layers for safer aircraft composites structures) entwickelte nun ein neues Lagensystem, das Eis- und Brandschutz sowie Zustandsanalyse kombiniert. Zunächst wurden die Spezifikationen für die Endnutzer definiert und dann verschiedene Nanomaterialien und Kombinationen entwickelt und getestet. Für die geplanten Prototypen lieferte das LAYSA-Team Ausgangsmaterialien wie nanodotierte Dispersionen bzw. Harzbeschichtungen sowie Buckypapier (Folien aus aggregierten Kohlenstoffnanoröhren). Die Projektpartner berechneten elektrothermische, mechanische und sensorische Parameter der nanodotierten Polymermaterialien. Hierfür wurden Multi-Skalen-Modelle erstellt, die Zusammenhänge zwischen nano- und makroskaligen Eigenschaften darstellen. Weiterhin wurde das Durchbrennen einer Verbundplatte simuliert. Nach der Ermittlung geeigneter Materialien und Prozesse wurden das multifunktionale Konzept und die Fertigungsstrecke optimiert. Mit zwei Demonstratoren wurden die Prozesse validiert, und die Demonstratoren und Prototypen wurden gründlich geprüft und bewertet. Eine technische und kommerzielle Bewertung der Produkte sollte Möglichkeiten für die industrielle Nutzung aufzeigen. LAYSA entwickelte leistungsstarke multifunktionale Flugzeugkomponenten aus innovativen Nanoverbundwerkstoffen mit hoher thermischer und elektrischer Leitfähigkeit und Sensorik. Die Strukturelemente verbessern Brandschutz und SHM (Zustandsüberwachung) mit einem einheitlichen System, damit Flugzeuge sicherer und leichter werden und weniger Treibstoff und Strom verbrauchen.

Schlüsselbegriffe

Flugzeuge, Verbundwerkstoffe, LAYSA, Eis- und Brandschutz, Zustandsüberwachung, SHM, Buckypapier

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