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Inspiration aus der Natur: neue Wege, um das Fliegen effizienter und erneuerbar zu machen

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Seit den ersten Tagen der Fliegerei, als Otto Lilienthal den Vogelflug studierte, um seine ersten Segelflugzeuge zu entwerfen, hat sich die Luftfahrt von der Natur inspirieren lassen.

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Jetzt, da man sich immer mehr darauf konzentriert, das Fliegen effizienter zu machen, um die Emissionen zu reduzieren, kopieren Hersteller und Designer Tricks aus der Natur

Die Sharklets, mit denen Airbus A320neo-Flugzeuge ausgestattet sind, sind beispielsweise Flügelspitzenverlängerungen, die der Rückenflosse eines Hais ähneln. Laut Airbus verringern sie die Größe des Wirbels an den Flügelspitzen erheblich, was den induzierten Luftwiderstand reduziert und das Fliegen effizienter macht.

Lufthansa Technik, die Wartungs-, Reparatur- und Überholungsabteilung der Lufthansa Group, arbeitet an AeroSHARK, einer "bionischen Folie, die erfolgreich die Haut von Haien nachahmt und die Luftströmung optimiert". Die Folie reduziert die Reibung und kann Treibstoff und damit CO2-Emissionen einsparen.

Airbus hat auch den Formationsflug über den Atlantik erprobt und sich dabei vom Flugverhalten der Gänse inspirieren lassen, um das Treibstoffeinsparungspotenzial zu erforschen. Ein weiteres Projekt bei Airbus ist der eXtra Performance Wing, bei dem neue Tragflächentechnologien erprobt werden, die zum Teil davon inspiriert sind, wie Vögel aufsteigen und ihre Flügelform im Flug verändern

Neben AeroSHARK gibt es bei Lufthansa Technik ein weiteres interessantes Projekt, das von Flora und Fauna inspiriert ist: AeroFLAX, wie die Flachspflanze. Im Rahmen des Innovationsmonats auf der AeroTime sprachen wir mit Christian Seifert, Produktmanager AeroFLAX, um mehr darüber zu erfahren.

Was ist AeroFLAX?

Wir alle haben schon von Flachs gehört. Er wird zur Herstellung von Leinen verwendet, und das Öl aus seinen Samen, das Leinöl, ist sehr nahrhaft. Aber wie kann es für Flugzeugkabinenteile verwendet werden?

AeroFLAX ist eine Materialkombination aus Flachsfasern und biologischem Harz, die Lufthansa Technik zusammen mit dem Schweizer Unternehmen Bcomp entwickelt hat, basierend auf dessen technischem Gewebe Amplitex. Das deutsche MRO-Unternehmen sieht darin einen erneuerbaren und leichteren Ersatz für Teile aus Glas- oder Kohlefasern, wie z.B. Seitenwände und Deckenpaneele

"Ich bin ein Handwerker. Ich arbeite gerne mit natürlichen Materialien wie Holz, und ich liebe den Ansatz mit Flachs", sagt Seifert in einem Interview mit AeroTime. "Natürliche Materialien in etwas zu bringen, das wirklich Hightech ist, bedeutet einen sehr hohen Aufwand. Aber es ist super interessant und ich denke, das ist der Weg in die Zukunft, denn es würde keinen Sinn machen, an fossilen Materialien festzuhalten."

Es mag unwahrscheinlich erscheinen, aber abgesehen davon, dass die Pflanze leicht anzubauen ist, hat Flachsgewebe laut Seifert eine sehr geringe Dichte und gute mechanische Eigenschaften. Das vorimprägnierte Gewebe wird mit Rippen verstärkt, die die Steifigkeit erhöhen, aber auch die Biegung des Gewebes ermöglichen, ähnlich wie die Adern in Blättern. Durch die Kombination mit einem Harz entsteht ein Material, das das Gewicht eines Kabinenbauteils um 20 % im Vergleich zu aktuellen Glasfaserteilen senken kann.

Eine der großen Herausforderungen für das AeroFLAX-Team, das sich seit 2019 in der Entwicklung befindet, war die Entflammbarkeit, da Naturfasern leicht brennbar sind. Seifert sagte, dass es mehr als ein Jahr des Ausprobierens bedurfte, um die richtige Kombination von flammhemmenden Additiven zu finden, um die Tests zu bestehen, von denen einer die Verwendung von Bunsenbrennern (die wir alle noch aus der Schule kennen!) zum Verbrennen der Probe beinhaltet

Sind die Fluggesellschaften interessiert?

Die ersten Bauteile, die aus AeroFLAX hergestellt werden, sind noch nicht zertifiziert, aber laut Seifert könnte dies im Jahr 2023 der Fall sein. Leider reicht es nicht aus, nur etwas aus natürlichen Produkten herzustellen, um die Aufmerksamkeit kommerzieller Fluggesellschaften zu erregen, die auch an die Kosten denken müssen. AeroFLAX kostet derzeit dreimal so viel wie Glasfaserteile, da sich das Produkt noch in der Laborphase und nicht in der Serienproduktion befindet, obwohl die Kosten natürlich sinken werden, sobald die Produktion beginnt

Für Fluggesellschaften sind die Gewichtseinsparungen der große Vorteil, erklärt Seifert, denn weniger Gewicht bedeutet weniger Treibstoffverbrauch und niedrigere Treibstoffkosten. Ein geringerer Treibstoffverbrauch bedeutet auch weniger Emissionen.

"Ich glaube, ich habe 2019 angefangen, darüber zu sprechen, und zu diesem Zeitpunkt sagten alle, das sei zwar schön, aber niemand bezahle dafür", räumt Seifert ein. "Aber als wir gezeigt haben, dass wir das biobasierte Material und das 20-prozentige Gewichtseinsparungspotenzial haben, war diese Kombination für die Fluggesellschaften sehr interessant."

Lufthansa Technik hat zum Beispiel errechnet, dass der Austausch von 40 Seitenwandteilen und 150 Sitzbezügen in einer typischen Airbus A320-Kabine eine Gewichtseinsparung im mittleren zweistelligen Kilogrammbereich bringen würde. Diese Gewichtseinsparung könnte sich in einer jährlichen Einsparung von mehr als 3 Tonnen Treibstoff und mehr als 11 Tonnen Kohlendioxidemissionen niederschlagen

Wie sieht das aus?

Lufthansa Technik und Seifert hoffen, dass eines Tages die gesamte Innenverkleidung der Kabine aus AeroFLAX hergestellt werden kann.

Im Rendering ist zu sehen, wie die AeroFLAX-Komponenten im Flugzeug aussehen könnten, wenn man sie in ihrem natürlichen Zustand belässt. In der Realität würden die Kunden der Fluggesellschaften die Teile wahrscheinlich bemalen oder bedrucken wollen, um ihnen ein Hightech-Aussehen zu verleihen, so Seifert

Seifert sprach erstmals über AeroFLAX auf der Innenausstattungsmesse AIX in Hamburg im Jahr 2019. "Das natürliche Design hat niemandem wirklich gefallen", sagte er. Doch als die AIX nach einer pandemiebedingten Pause im Juni 2022 zurückkehrte, war das Feedback anders. Laut Seifert stieß die Idee, ein Fenster oder ein Paneel in die Seitenwand einzubauen, um einen Blick auf das darunter liegende, natürlicher wirkende Produkt auf Flachsbasis zu werfen, "auf der Messe auf großes Interesse"

Laut Seifert ist Lufthansa Technik nicht das einzige Unternehmen, das sich mit der Verwendung natürlicher Verbundwerkstoffe beschäftigt. Bcomp, der Partner im AeroFLAX-Projekt, hat viel Erfahrung in der Automobilbranche.

"Ich bin sehr froh, dass wir nicht die einzige Branche sind, die sich mit diesem Thema beschäftigt. Im Moment gibt es viele Aktivitäten im Bereich der natürlichen Verbundstoffe. Und darüber bin ich sehr froh. Denn das ist ein weiteres Puzzlestück, das zum CO2-neutralen Fliegen und zur Mobilität passt."

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