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Der Anteil des Luftverkehrs am j%u00e4hrlichen Aussto%u00df von klimasch%u00e4dlichemCO2 in die Atmosph%u00e4re liegt aktuellbei circa drei Prozent. Neben den eigentlichen CO2-Emissionen hat die aktuelle Form des Fliegens aber noch eine Vielzahl weiterer klimasch%u00e4dlicherEffekte. Betrachtet man alle diese Auswirkungen auf das Klima liegt dieserAnteil bei rund f%u00fcnf Prozent. Die Dekarbonisierung des Flugverkehrs spieltdeswegen f%u00fcr die Verlangsamung desKlimawandels eine wichtige Rolle. DieFlugzeugindustrie steckt dabei in einem Dilemma: Wachsenden Anforderungen im Bereich Klimaschutz stehteine ebenso wachsende Nachfragenach Flugzeugen gegen%u00fcber. So gehenFlugzeughersteller wie Airbus davonaus, dass der Bedarf f%u00fcr neue Flugzeuge pro Jahr um circa 3,6 Prozent wachsen wird: In absoluten Zahlen sind dasum die 42.000 neue Flugzeuge bis2043, die man sowohl als Ersatz f%u00fcrbestehende Flugzeuge als auch zur Deckung des steigenden Bedarfs ben%u00f6tigt.Die gro%u00dfen Flugzeughersteller habensich, gem%u00e4%u00df der Vorgaben aus internationalen Klimaabkommen, ambitionierte Ziele in der Dekarbonisierunggesetzt. So will Airbus, der aktuellgr%u00f6%u00dfte Flugzeugbauer weltweit, bis2050 emissionsfrei fliegen. Das europ%u00e4ische Unternehmen fokussiert aktuell die Forschung und Entwicklungvon innovativen, emissionsarmen Kraftstoffen sowie neuen Triebwerks- undFlugzeugtechnologien wie Antriebe mitOpen-Fan-Rotoren oder hochgestreckteFl%u00fcgel. Durch die Fortschritte bei alternativen Antriebssystemen, zum Beispielgr%u00fcnem Wasserstoff, kommt nun auchein Aspekt des Fliegens in den Blick,der bisher nur sehr eingeschr%u00e4nkt unterdem Gesichtspunkt der CO2-Reduktionbetrachtet worden ist: die Flugzeugeund die Materialien, aus denen sie gefertigt werden, sowie deren Fertigungsprozesse.Klima-GesamtbilanzJe h%u00f6her der Anteil an emissionsfreienKraftstoffen beim Fliegen ist (Opera tions), desto st%u00e4rker schlagen die beider Produktion (Manufacturing) erzeugten klimasch%u00e4dlichen Emissionenin der anteiligen Gesamtklimabilanzeines Flugzeugs und der Fluggesellschaften zu Buche. W%u00e4hrend beim Betrieb mit Kerosin die Emissionen fastvollst%u00e4ndig in der Operations-Phaseanfallen (98 Prozent), wird bei 100 Prozent gr%u00fcnem Wasserstoff der Manufacturing-Anteil an den Emissionendes gesamten Lebenszyklus auf ann%u00e4hernd 100 Prozent gesch%u00e4tzt. Daherrichtet sich zuk%u00fcnftig der Fokus deutlich st%u00e4rker auf CO2-Einsparungen inder Flugzeugproduktion.Leichtbau bleibt, CO2 im FokusNat%u00fcrlich spielen bisherige Kriterienwie der Energieverbrauch eines Flugzeugs f%u00fcr dessen Konstruktion und dieMaterialwahl eine wichtige Rolle, unddamit mehr oder weniger direkt dieReduktion klimasch%u00e4dlicher Emissionen im Betrieb. Fokussiert wird sichunter anderem auf das Gewicht desFlugzeugs. Denn je weniger Gewichtin und durch die Luft bewegt werdenm%u00fcssen, desto gr%u00f6%u00dfer ist die Nutzlast,womit der darauf bezogene Treibstoffverbrauch sinkt. F%u00fcr die Praxis derFlugzeugkonstruktion und -produktionhei%u00dft das aktuell noch: F%u00fcr die strukturell wesentlichen Teile eines Flugzeugs werden Materialien eingesetzt,die hohe Steifigkeit mit relativ niedrigem spezifischem Gewicht erreichen.Bislang dominieren zwar immer nochAluminiumlegierungen den Flugzeugbau, aber der Anteil an Strukturbauteilen aus kohlenstofffaserverst%u00e4rktemKunststoff (CFK/CFRP) oder aus Titan legierungen steigt an. So liegt der Anteil von CFK-Bauteilen beim AirbusA350, der seit 2014 in der Serienproduktion ist, bei etwa 53 Prozent. Damitist der Airbus A350 noch immer einerder zivilen Flugzeugtypen mit demh%u00f6chsten Anteil an CFK, darunter derkomplette Rumpf und die Tragfl%u00e4chen.Es wird erwartet, dass der AirbusA320-Nachfolger, eAction genannt, einen %u00e4hnlich hohen Anteil CFK in derPrim%u00e4rstruktur aufweisen wird.Kohlenstofffaserverst%u00e4rkte Kunststoffezeichnen sich durch eine hohe spezifische Festigkeit aus und erm%u00f6glichensomit Bauteile von h%u00f6chster Festigkeitund Steifigkeit bei gleichzeitig niedrigem Gewicht. An Knotenpunkten kommen oft metallische Verbinder aus Titan zum Einsatz, da diese neben Ihrerhohen Festigkeit in Verbindung mitCFK deutlich weniger korrosionsanf%u00e4llig als solche aus Aluminium sind. Wenig Vorteile f%u00fcr CFKAber gerade in der Herstellung undVerarbeitung haben faserverst%u00e4rkteKunststoffe genauso wie Titanlegierungen hinsichtlich Klimaschutz undDekarbonisierung gegen%u00fcber Aluminiumlegierungen keine Vorteile: Die20NEUE MATERIALIEN UND BEARBEITUNGSTECHNOLOGIENDekarbonisierung der LuftfahrtVon Prof. Dr.-Ing. Jan Hendrik Dege und Dirk MasurDer Luftverkehr z%u00e4hlt zu den emissionsintensivsten Formen der Mobilit%u00e4t. Gleichzeitig ist das Flugzeug f%u00fcr viele Menschen und zahlreiche wirtschaftliche Prozesse unverzichtbar, insbesondere auf langen Distanzen.Appelle an individuelles Verhalten allein werden daher nicht ausreichen, um die ambitionierten europ%u00e4ischenKlimaziele bis 2050 zu erreichen. Die Luftfahrtindustrie arbeitet intensiv an technischen L%u00f6sungen: Dabei werden in der Branche auch neue Materialien sowie angepasste Fertigungsverfahren f%u00fcr die Flugzeugeeingesetzt. Mit innovativen Werkzeugl%u00f6sungen gestalten Zerspanungsexperten wie Walter den Wandel aktiv mit. Welche Herausforderungen auf Hersteller und Zulieferer zukommen, zeigen Prof. Dr.-Ing. Jan Hendrik Dege,Leiter des Instituts f%u00fcr Produktionsmanagement und -technik (IPMT) an der Technischen Universit%u00e4t Hamburg,und Dirk Masur, Industry Driver Aerospace bei der Walter AG.Neue Materialien und angepasste Bearbeitungsverfahren: zentrale Hebel f%u00fcr die LuftfahrtTitanlegierungen stellen hohe Anforderungen an Herstellung und ZerspanungFoto: AdobeStock_NovaVisionFotos: Walter AG