Die Luftfahrt sieht sich im Angesicht des Klimawandels vor die Aufgabe gestellt, ressourcen- und energieeffizienter zu werden. Dabei bedarf es teils radikaler Konzeptanpassungen. Das Lehr- und Forschungsgebiet Makromolekulare Chemie und Kunststofftechnik der Technischen Hochschule Nürnberg Georg Simon Ohm (Ohm) und der Fachbereich Polymermaterialien und Composite des Fraunhofer-Institutes für Angewandte Polymerforschung IAP (IAP) mit Sitz in Wildau bilden einen schlagkräftigen Verbund, so dass im Vorhaben BiohM (Biobasierte Prepregs durch hochenergieeffiziente Mikrowellentechnologie) gleich zwei Stellschrauben bedient werden können, um der Luftfahrt einen nachhaltigen Impuls zu geben. Der durchdachte Ansatz biobasierte Harze und einen energieeffizienten Prozess zu kombinieren, kann einen wichtigen Beitrag zur Nachhaltigkeit in der Luftfahrt leisten.

Das Vorhaben wird durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie BMWE im Rahmen des Luftfahrtforschungsprogramms LuFo Klima VII-1 gefördert (FKZ: 20E2401A (Ohm); FKZ: 20E2401B (IAP); Bewilligungszeitraum: 01.03.2026 bis 28.02.2030).

Die in der Luftfahrt zumeist zur Fertigung von Faserverbundkunststoffen (FVK) eingesetzten Halbzeuge sind Prepregs. Sie werden fast ausschließlich aus nicht-regenerativen Ressourcen gewonnen und energieintensiv prozessiert. Der Verbund BiohM hat sich deshalb zum Ziel gesetzt, eine umfassende Lösung zur Ressourcen- und Energieeinsparung zu bieten. Auf Seiten der biobasierten Harze sind durch das Vorhaben bio-Lufa der Ohm Grundlagen gelegt (Resultate sind u. a. neue biobasierte Epoxidharze mit Glasübergangstemperaturen > 150 °C). Durch die vom IAP patentierte Mikrowellendurchlaufanlage zur Prepregfertigung ist ein weiterer wichtiger Grundpfeiler gesetzt.

Die angestrebten Ziele fügen sich in die Ausrichtung der Bekanntmachung LuFo Klima VII-1 ein, fördern die Wettbewerbsfähigkeit der assoziierten Industriepartner durch das Vorantreiben neuer Ideen und verbessern in Summe die gesellschaftliche Akzeptanz der Luftfahrt in der Bevölkerung durch umweltfreundliche Technologien. Das Projekt trägt zum förderpolitischen Ziel 1 Umweltfreundliche Luftfahrt bei und dient der Ausbildung qualifizierter Nachwuchskräfte im MINT-Bereich.

Das übergeordnete Ziel des Teilvorhabens Entwicklung und Maßstabsübertragung biobasierter Epoxidharze für die Prepregtechnologie der Ohm liegt darin, biobasierten Epoxidharzen den Weg in die industrielle Entwicklung als zukunftsweisende Technologie zu bereiten.

Nach dem Stand der Technik werden in der Flugzeugkabine zumeist petrochemisch hergestellte Phenolharze eingesetzt. Diese Polymerklasse weist wegen den zu Grunde liegenden Kondensationsreaktionen nach erfolgter Härtung eine schlechte Oberflächengüte auf. Dies hat eine aufwändige Nachbearbeitung zur Folge. Durch Einsatz von Epoxidharzen könnten diese Arbeitsschritte vermieden werden. Epoxidharze vernetzen über Polyaddition ohne Abspaltung flüchtiger Bestandteile. Jedoch werden auch Epoxidharze zumeist aus fossilen Ressourcen gewonnen und der Großteil der Epoxidharz-Monomere aus Bisphenol A hergestellt, eine Verbindung, die von der Europäischen Union auf Grund ihrer schädlichen Wirkung als besorgniserregend eingestuft wird.

Um Epoxidharze als ökonomisch und auch ökologisch nachhaltige Alternative zu den State-of-the-Art Phenolharzen den Weg in die Luftfahrt zu ebnen, ist ein unbedenklicher Ersatz für Bisphenol A dringend notwendig. Im Teilvorhaben der Ohm soll erstmals gezeigt werden, dass biobasierte Harze nicht nur von rein akademischem Interesse sind, sondern über das Potential verfügen, dank einer möglichen Maßstabsvergrößerung der Synthesen auch in der Industrie, im Speziellen in der zivilen Luftfahrt, Fuß zu fassen.

Weitere Informationen zum Projekt finden Sie auf der Website unseres Partners, dem Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP.