bioCOMP4acoustics - Recyclebare schalldämpfende Komposite mit viskoelastisch beschichteten Carbon+Naturfasern und biobasierter Vitrimermatrix

Projekt: Forschungsprojekt

Projektdetails

Beschreibung

Faserkomposite in der Aircabin zeichnen sich bislang durch Optimierung auf ökonomischen Ultra-Leichtbau aus. Sie basieren derzeit fast ausschließlich auf petrochemischen Ausgangsstoffen für Harz und Fasern - biobasierte & recyclingfähige Materialien fehlen bislang. Niedrige Lärmpegel als Basis für komfortables Reisen mit gutem Sprachverständnis werden durch schalldämpfende Glaswolle zwischen Cabin-Wandpaneelen mit Sandwich-Aufbau und Flugzeugwand sowie durch die Paneel- Oberfläche erreicht - mit abnehmendem Erfolg bei kleineren Flugzeugen. Hohes Potential zur Lärmreduktion hat nach Literatur & eigenen Simulationen die Implementierung innovativer biomimetischer Konzepte, d.h. eines Sandwich-Aufbaus mit (Visko-)Elastizitätsgradient über den Faserquerschnitt & über die Wandstärke. Wichtige Voraussetzung für derartige Materialien ist zusätzlich hohe Nachhaltigkeit, d.h. (i) die Nutzung von überwiegend biobasierten Werkstoffen mit (ii) einfacher Rezyklierbarkeit. Unter Berücksichtigung der essentiellen Voraussetzungen zur (iii) Erzielung zumindest gleichem, optimal jedoch 10% reduziertem Bauteil-Gewicht ("klimafreundliche Luftfahrt") und (iv) Erfüllung der Zulassungsanforderungen (i.a. Flammbeständigkeit) fehlen diese aber bislang. Diese Lücke mit (v) zusätzlichem Verzicht auf toxische State-of-the-Art-Brandschutzmittel schließt bioCOMP4acoustics durch die F&E von 1. neuen Harzen aus biobasierten Ausgangsstoffen (d.h. Vitrimere mit dynamischen kovalenten Netzwerken) mit Verarbeitung in State-of-the-Art Pregpreg- & Autoklavier-Prozessen, Flammbeständigkeit durch biobasierte organische Phosphate sowie Löslichkeit der Matrixvitrimere in polaren Lösungsmittel mit ökologischer Rückgewinnung der Harzkomponenten bzw. Abtrennung von Faserstrukturen im Recycling (PCCL), 2. hybrider Natur- (Flachs) & Carbon-Faser-Verstärkung mit Sub-Mikrometer dünner hydrophiler, hoch-viskoelastischer und - haftfester Faserbeschichtung mit Atmosphärendruck-Plasma- und Ultraschall-Sprüh-Technologie sowie 3. umfangreicher mechanischer Werkstoffprüfung vom Nano- bis Makro-Maßstab zur Datengenerierung für gleichzeitige vibroakustische & Festigkeits-Simulation mit innovativem Lückenschluss zwischen Mikro-bis Makro-Skala in der Struktur-Auslegung von Ultra-Leichtbau-Sandwich-Kompositen mit hoher akustischer Dämpfung. Die Wahl der Ausgangs-Rohstoffe, Verfahren und Simulationsmodelle basiert auf hohem Knowhow der Partner (innovative Komposit-Technologie & Rolle-zu-Rolle-Beschichtung). Die Entwicklung orientiert sich an den vorgegebenen Zertifizierungsauflagen unter Nutzung vorhandener Anlagentechnik. Ziel als zukünftiger Nutzer der Ergebnisse für leisere, nachhaltigere Aircabins und die Konstruktion eines Demonstrators basierend auf der zuvor entwickelten innovativen Material-, Simulations- und Verfahrens-Toolbox. Diese Toolbox ("digitaler Elementbaukasten" inkl. aeroakustischen Designregeln) ermöglicht zukünftig effizientes, Topographie-optimiertes Bauteil-Design auch außerhalb des Projekt-Use-Cases unter Einhaltung der Randbindungen durch Materialien & Fertigung. Eine erste Integration als Prototyp in Business-Flugzeuge mit gegenüber Verkehrsflugzeugen einfacherem Zertifizierungsprozess, aber höherem Kundenbedarf für Schalldämmung ist 3 Jahre nach erfolgreichem Projektabschluss geplant.
StatusLaufend
Tatsächlicher Beginn/ -es Ende1/10/2430/09/27

Fingerprint

Erkunden Sie die Forschungsthemen, die von diesem Projekt angesprochen werden. Diese Bezeichnungen werden den ihnen zugrunde liegenden Bewilligungen/Fördermitteln entsprechend generiert. Zusammen bilden sie einen einzigartigen Fingerprint.