HYBATS

Leichtbauwerkstoffe wie Aluminium, Titan, Stahl und kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK) dominieren in der Luft- und Raumfahrtindustrie aufgrund ihrer Vorteile hinsichtlich Dichte, Steifigkeit und Festigkeit. CFK hat oft das höchste mechanische Leichtbaupotenzial, da es anisotrope Eigenschaften aufweist und auf Lastfälle zugeschnitten werden kann. In Überlastszenarien hat CFK jedoch Nachteile aufgrund seines vergleichsweise spröden Materialverhaltens. Ein weiterer Nachteil ist die für viele Anwendungen unzureichende elektrische Leitfähigkeit, die zusätzliche metallische Komponenten erforderlich macht (z. B. für Blitzschutz). Im Vergleich zu duroplastischem CFK bietet thermoplastisches CFK eine hervorragende Recyclingfähigkeit, eine hohe Produktionseffizienz und zusätzliche Fügetechnologien. Durch die Kombination von thermoplastischem CFK mit Metallfasern (MCFK), insbesondere Stahlfasern, können die genannten Schwächen überwunden und gleichzeitig die strukturellen und fertigungstechnischen Vorteile beibehalten werden.

In HYBATS wird ein thermoplastisch basiertes MCFK-Materialkonzept eingesetzt, um die Anforderungen an die Flügelvorderkante, insbesondere Vogelschlag, aber auch Blitzschutz, zu erfüllen. Dies beinhaltet die Entwicklung effizienter und reproduzierbarer Fertigungskonzepte, strukturmechanische Auslegung, experimentelle Charakterisierung und Modellvalidierung von MCFK.

Die Integration von Stahlfasern eröffnet multifunktionale Anwendungen für diesen Hybridwerkstoff. Neben den hervorragenden mechanischen Eigenschaften hat MCFK das Potenzial für Erdung, Signalübertragung, Abschirmung und Blitzschutz eingesetzt zu werden.