Solvay und SGL Carbon entwickeln in Kooperation neue Verbundwerkstoffe für die Luftfahrtindustrie

Solvay und der führende Carbonfaserhersteller SGL Carbon entwickeln derzeit gemeinsam eine neue Generation von Prepregs (vorimprägnierte Fasern), die mechanische Eigenschaften und Kosteneffizienz kombinieren.

Verbundwerkstoffe in Flugzeugen ersetzen immer häufiger Metall, denn ein geringeres Flugzeuggewicht soll zur Verringerung der Emissionen beitragen. Das wiederum erhöht in den kommenden Jahren den Druck auf die Luftfahrtbranche. Der Prozess ist jedoch langsam und langwierig, zum Teil wegen der hohen Kosten für die Hochleistungs-Verbundwerkstoffe, die zur Fertigung der Primärstrukturen von Flugzeugen (wie Tragflächen, Leitwerk und Rumpf) erforderlich sind. 

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Moderne Werkstoffe für die Luftfahrt


Kostengünstigere Hochleistungs-Carbonfasern

Diese Herausforderung veranlasste Solvays Global Business Unit “Composite Materials”, eine Entwicklungsvereinbarung mit dem deutschen Carbonfaserhersteller SGL Carbon zu schließen. „Ziel ist es“, so Frank Nickisch, Produktmanager in der Solvay-GBU Composite Materials“, „den ersten Verbundwerkstoff auf den Markt zu bringen, der auf einer „Large Tow“ Hochleistungs-Carbonfaser basiert. SGL liefert die Carbonfaser, Solvay das Harzsystem für Anwendungen in der Primärstruktur. „SGL stellte uns eine neu entwickelte Carbonfaser vor, deren mechanische Eigenschaften für uns von großem Interesse waren”, sagte Nickisch. „So begann unser Gespräch über eine Zusammenarbeit.”

Die Idee war, die niedrigeren Kosten der „Large Tow“ Carbonfaser (in diesem Fall der 50K-Faser, die gegenüber den Standard 12K- oder 24K-Fasern mit wesentlich mehr Filamenten und daher effizienter produziert werden) mit mechanischen Eigenschaften zu kombinieren, die die Anforderungen der Luftfahrtbranche erfüllen können“, erläutert Nickisch. „Mit einer 50k Carbonfaser lassen sich anspruchsvolle mechanische Eigenschaften schwieriger erzielen“, so Nickisch, „aber das wollen wir durch eine optimierte Anbindung der Carbonfaser an das Harzsystem erreichen. Das ist das Innovative an diesem Produkt.”

Wir arbeiten erstmalig mit einem Hersteller gemeinsam an der Optimierung der Oberfläche der Carbonfaser zur Anbindung an das Harzsystem.

Frank Nickisch, Produktmanager Composite Materials bei Solvay

Verbundwerkstoff-Lösung für die Anforderungen der Luftfahrtindustrie

Ziel der Zusammenarbeit zwischen beiden Unternehmen, für Solvay die erste dieser Art, ist die Entwicklung neuer Carbonfaser-Verbundwerkstoffe. „Eine Vielzahl von Anbietern liefert uns die Carbonfasern für unsere Prepregs in Standardqualität. Diesmal arbeiten wir jedoch zum ersten Mal gemeinsam mit einem Hersteller an der Optimierung der Oberfläche der Carbonfaser zur Anbindung an das Harzsystem”, sagt Nickisch.

Die Produkte von SGL Carbon haben in Branchen wie Windenergie und Automobilherstellung einen guten Ruf, „aber das Unternehmen brauchte einen Partner mit den passenden Kompetenzen, um die Luftfahrtbranche zu bedienen“, sagte Nickisch. Und da Solvay immer bestrebt ist, die Zusammenarbeit mit Partnern und Lieferanten auszubauen, um Produkte zu entwickeln, die noch besser auf die Kundenanforderungen zugeschnitten sind, war das die ideale Ergänzung.

Und das ist erst der Anfang. Derzeit prüfen Flugzeughersteller die neuen Verbundwerkstoffe, um sie gegebenenfalls später in einem ihrer Programme einzusetzen. Damit steht das Zeitalter effizienterer Flugzeuge vor einem weiteren Schritt in die Zukunft.