HyBLex

Entwicklung von hochtemperaturbeständigen Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoffen zur kosteneffizienten Fertigung von hybriden Faserverbund-Metall-Bauweisen für zukünftige Leichtbau-Antriebskomponenten in extremen Umgebungsbedingungen

Hybride Faserverbund-Metall-Bauweisen ermöglichen die Umsetzung von Leichtbau-Antriebskomponenten, die bei geringerer Masse im Vergleich zur metallischen Ausführung, gleiche oder gesteigerte Performance aufweisen. Gleichzeitig kann der Ressourcenverbrauch bei der Rohstoffgewinnung, Herstellung, Verarbeitung und Einsatz der Leichtbaukomponenten in Faserverbund-Metall-Bauweisen gegenüber der reinen Metallausführung gesenkt werden.

Die Realisierung von Antriebskomponenten aus Faser-Kunststoff-Verbunden wird derzeit maßgeblich durch die Dauertemperaturbeständigkeit beschränkt. Duroplastische Hybridharze, bestehend aus Cyanatester- und Silikonharzen oder der Thermoplast Polyetheretherketon, schafft in Kombination mit der Kohlefaserverstärkung, das Potential die Dauereinsatztemperatur derartiger Komponenten auf 250 °C anzuheben. Damit eröffnet sich eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten, die derzeit rein metallischen Komponenten durch ressourceneffiziente Strukturen in Hybridbauweise zu ersetzen. Grundlage ist dabei immer ein tiefes Werkstoffverständnis und eine qualitätsgerechte Fertigungsprozesskette (Abb. 1) zur Produktion von temperaturbeständigen hybriden Leichtbaukomponenten.

Abb. 1: Durchgängige Prozesskette vom Rohstoff bis zum Technologiedemonstrator.

Das Ziel des HyBLex-Projektes ist die Entwicklung duro- und thermoplastischer Werkstoffsysteme und Überführung in einsatzfähige Antriebskomponenten zum Einsatz unter extremen Umgebungsbedingungen. Dies wird durch das Zusammenwirken erfahrener Akteure entlang der gesamten Wertschöpfungskette vom Rohmateriallieferanten, über den Komponentenfertiger bis zum Endanwender (Abb. 2) fokussiert.

Die Projektarbeiten werden zusätzlich durch kompetente Forschungsstellen, auf dem Gebiet der angewandten Werkstofftechnik (Fraunhofer IFAM) und Systemleichtbau im Multi-Material-Design (TUD-ILK) unterstützt. Durch die weiterführende Zusammenarbeit mit Unterauftragnehmern auf dem Gebiet der Polymeranalyse (Fraunhofer IAP), der luftfahrtgerechten Fertigung (herone, CTC) und Charakterisierung (LZS) werden Fachkompetenzen zielorientiert gebündelt, um den Projekterfolg sicherzustellen.