CFK Bauweisen (Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff) bieten im Hubschrauberbau hohe Gewichtsvorteile und zusätzliche Festigkeit. Dem stehen jedoch vielfältige Herausforderungen entgegen, wie beispielsweise Einschränkungen in der Erkennung von Schäden oder Fertigungsfehlern, hohe Aufwände für Reparaturen, sowie Themen des Brand- und Arbeitsschutzes.
Ziel bis 2030:
Bei dem Technologiebaustein „CFK-Technologie Hubschrauber“ stehen die Fertigungsprozessentwicklungen im Fokus. Diese konzentrieren sich insbesondere auf CFK-Technologien in der Hubschrauberzelle, da dieser Bereich besonders gewichtsoptimiert ist. Die Fertigungsprozessentwicklung ist dahingehend anzupassen, dass sowohl eine wirtschaftliche Produktion möglich ist, als auch die Herausforderungen im Einsatz von CFK-Materialien im Hubschrauber minimiert werden.
Eine zentrale Herausforderung ist die Qualitätssicherung, insbesondere die Erkennung verdeckter Schäden. Hierbei kann es sich entweder durch fertigungsbedingte Schäden wie beispielsweise Porositäten d.h. Luft- oder Gaseinschlüsse durch unvollständige Infiltration des Polymerharzes zwischen die Fasern handeln, die die Strukturfestigkeit beeinflussen, als auch um Schäden, die im Betrieb entstanden sind. Bei CFK-Technologien sind Schäden oft äußerlich nicht sichtbar, wodurch hochkomplexe zerstörungsfreie Prüfverfahren eingesetzt werden müssen um Delaminationen oder Einschlüsse zu identifizieren. Während dies in der Fertigung zwar kostenaufwändig, jedoch prinzipiell umsetzbar wäre, kommen diese Verfahren für eine Untersuchung während des Einsatz des Hubschraubers oder im Hangar meist kaum in Frage. Hier besteht erheblicher Forschungsbedarf bei den Verfahren zur Schadenserkennung.
Dies bezieht sich insbesondere auch auf die Reparatur von Schäden in den CFK-Bauteilen. Um die ursprüngliche Festigkeit des Materials wiederherzustellen, sind spezielle Reparaturverfahren zu erforschen, die es ermöglichen sowohl die Kosten für die Reparatur an sich, als auch die kostenintensiven Standzeiten des Hubschraubers, zu reduzieren.
Zusätzlich gilt es das Thema des Brandschutzes aufgrund der höheren Entflammbarkeit weiter zu erforschen, ebenso wie das Thema des Arbeitsschutzes aufgrund einer möglichen gesundheitlichen Gefährdung durch lungengängliche Fasern, die sich bei Brand oder mechanischen Schäden lösen könnten.
