Das Streben nach Gewichtseinsparung seit jeher ein wichtiges Ziel aller neuen Entwicklungen in Luft- und Raumfahrt, denn insbesondere hier ist ein geringes Gewicht gleichbedeutend mit Vorteilen hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs und Emissionsausstoß sowie Reichweite und Nutzlast. Damit gehen bessere Bilanzen bezüglich Ökoeffizienz, Wirtschaftlichkeit und Wettbewerbsfähigkeit einher. Seit mehreren Jahrzehnten steigt daher der Anteil an Faserverbundkunststoffen (FVK) in Substitution klassischer, metallischer Komponenten bei allen Arten von fliegendem Gerät. Zur weiteren Steigerung dieses Anteils sind zunehmend auch wirtschaftliche und rationelle Technologien gefragt, bei denen der Faserverbundwerkstoff gezielt auf das Strukturbauteil abgestimmt werden kann.
Hier setzt die neuartige 3D-Webtechnologie an. Speziell für massive und komplexe FVK-Bauteile ergibt sich durch die Technologie des 3D-Webens die Möglichkeit, räumlich verwebte Faserstrukturen als Gewebe-Preforms zu erzeugen, die endkonturnah hergestellt werden können und durch die Flexibilität bei der Gestaltung des Gewebes an die wirkenden Belastungen besser angepasst sind. Durch die große Gestaltungsmöglichkeit der 3D-Gewebebindungen lassen sich zudem Anbindungspunkte oder Gelenke direkt in die Gewebe-Preform integrieren. Damit lässt sich das inhärente Leichtbaupotential der Faserverbundbauweise für komplexe und lasttragende Strukturen erheblich besser ausschöpfen.
Am Beispiel einer Fahrwerkskomponente des Airtaxis „VoloRegion“ der Firma Volocopter soll das Potential der 3D-Webtechnologie gezeigt werden, hochbeanspruchte und leichte Strukturbauteile in Luftfahrzeugen zu erzeugen. Eine Validierung erfolgt sowohl numerisch und mittels Komponententest für die definierten Betriebslasten als auch durch den Einsatz in einem fliegenden Prototyp. Durch die erfolgreiche Umsetzung im Rahmen dieses Projektes kann auch die grundsätzliche Eignung der 3D-Webtechnologie für anspruchsvolle und lasttragende Primärbauteile in anderen luft- und bodengebundenen Verkehrsmitteln nachgewiesen werden. Das Ziel ist, auf diese Weise weitere Möglichkeiten zur Reduzierung von Emissionen, vor allem im Mobilitätssektor, durch konsequenten und intelligenten Leichtbau aufzeigen zu können.
Das Forschungsprojekt „VOLARE²“ wurde im Rahmen des Programmes Invest BW – Teil II zur Förderung von Innovations- und Technologievorhaben vom Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus Baden-Württemberg gefördert.
