Leichtbau: maßgeschneiderte thermoplastische Faserverbundprofile ermöglichen nachhaltigeres Fliegen

Beim Fliegen entscheidet jedes Gramm über den Treibstoffverbrauch des Flugzeugs. Um den Flugverkehr klimafreundlicher zu gestalten, müssen Flugzeuge leichter werden. Das gelingt mit Bauteilen aus Kunststoff, insbesondere Faserverbundwerkstoffen. Das Start-up herone produziert solche. Das Besondere: Es handelt sich dabei um thermoplastische Faserverbundprofile mit maßgeschneiderten Eigenschaften.

Im Interview mit dem K-MAG spricht Dr. Christian Garthaus darüber, inwiefern sich die Composite-Profile maßschneidern lassen, welche Vorteile das hat und wie insbesondere die Umwelt davon profitiert.

Herr Dr. Garthaus, 2018 haben Sie herone als Spin-off der Technischen Universität Dresden gegründet. Wie kam es dazu?

Dr. Christian Garthaus: Nach mehreren Jahren der Forschung an der TU Dresden haben meine Kollegen Daniel Barfuß, Alexander Rohkamm und ich beschlossen, unsere Entwicklungen für bereits interessierte Kunden wirtschaftlich selbstständig in die Anwendung zu bringen. Damals hatten wir bereits viele Jahre mit namhaften Industriekunden zusammengearbeitet, die starkes Interesse an der Industrialisierung zeigten. So kam erstmals der Gedanke auf. Mithilfe des EXIST-Forschungstransfers des BMWK werden Hightech-Gründungsvorhaben, die mit aufwändigen und risikoreichen Entwicklungsarbeiten verbunden sind, gefördert. Dieses Programms hat uns den Übergang aus der Forschung in die Selbstständigkeit ermöglicht. Nach sechs Monaten haben wir dann die herone GmbH gegründet.

Sie bieten Composite-Profile an, die maßgeschneidert sind. Was bedeutet das genau? Wie gelingt Ihnen das?

Garthaus: Unter maßgenschneiderten Composite-Profilen verstehen wir die individuelle Integration weiterer Funktionen direkt ins Bauteil – während des Herstellungsprozesses. So können wir durch unsere herone-Technologie kombiniert mit den einzigartigen Eigenschaften thermoplastischer Kunststoffe beispielsweise kraftübertragende Elemente wie Zahnräder oder Gewinde aus dem gleichen Matrixmaterial direkt in das Composite-Bauteil integrieren. Damit wird das Bauteil leichter und robuster und gleichzeitig werden die Anzahl der erforderlichen Prozessschritte und damit Kosten eingespart. Durch die Integration standardisierter Schnittstellen, wie dem Gewinde, bieten wir eine einfache Möglichkeit für den Einsatz der Bauteile und damit für die Nutzung des Leitbaupotenzials.

Wo kommen Ihre Produkte genau zum Einsatz?

Garthaus: Unsere kosteneffizienten Faserverbund-Profile kommen dort zum Einsatz, wo Lasten, Bewegungen oder Flüssigkeiten übertragen werden und besonders hohe Anforderungen wie Druck, Temperatur oder Kraftübertragungen an das Material gestellt werden. Neben der Widerstandfähigkeit müssen die Bauteile häufig noch besonders leicht sein. Besonders gefragt ist das in der Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik, im Sport oder Automotive-Bereich.

Aktuell beschäftigt sich unser inzwischen 13-köpfiges Team aus vorwiegend Luft- und Raumfahrt-Ingenieuren und Leichtbauern zum Beispiel mit vorgespannten Motorraumstreben sowie innovativen Wasserstoff-Treibstoffleitungen für emissionsfreies Fliegen der Zukunft. Grundsätzlich sind sehr viele Anwendungsbereiche für unsere Produkte denkbar.

Inwiefern tragen Ihre Produkte zu mehr Nachhaltigkeit in diesen Bereichen bei?

Garthaus: Basierend auf dem automatisierten Verarbeiten thermoplastischer Tapes im Flechtverfahren und anschließender Konsolidierung in einem innendruckbasierten Pressverfahren, lassen sich mit unserer herone-Technologie thermoplastische Composite-Hohlprofile ressourcenschonend und kosteneffizient herstellen. Diese verzichten vollständig auf Metalle, nicht aber auf deren Vorteile. Ehemals metallische Verbindungselemente werden aus dem gleichen thermoplastischen Grundwerkstoff gefertigt, sodass die Verbundbauteile vollständig recycelbar sind. Durch die Verwendung von recycelbarem und recyceltem thermoplastischem Material erkunden wir neue Wege, um den Materialkreislauf für Hochleistungsprodukte zu schließen.

Im direkten Anwendungsfall, zum Beispiel als Zug-Druck-Strebe im Flugzeug, tragen unsere Produkte mit Gewichtseinsparungen zu Treibstoff- und CO₂-Einsparungen bei. Mit jedem eingesparten Kilogramm können je nach Flugzeug mehrere Tonnen Treibstoff über das Flugzeugleben eingespart werden.

Was sind die größten Herausforderungen in Ihrer Arbeit? Wie begegnen Sie diesen?

Garthaus: Wer im Luftfahrtbereich ein Produkt in die Serienanwendung bringen will, braucht viel Ausdauer und eine stabiles tragfähiges Geschäftsmodell inklusive durchdachter Finanzierung. Sobald die Prototyp-Entwicklungen in die Produktion überführt werden sollen, bedarf es eigener zertifizierter Fertigungsmöglichkeiten, die den Luftfahrtstandards entsprechen. In unserem Fall hieß das, eine komplett neue Produktionshalle bauen zu lassen, während wir mit Anlagenbauern unsere Sondermaschinen als Pilotlinie entwickelten. Während dieser Prozesse ist unser gesamtes Team tagtäglich mit neuen Aufgabenstellungen und Herausforderungen konfrontiert. Ich denke, mit einer guten Portion Mut, Lernbereitschaft und einem motivierten breit aufgestellten Team wuchsen wir gemeinsam Stück für Stück in neue Bereiche hinein.

Was sind Ihre nächsten Ziele?

Garthaus: In den nächsten Jahren möchten wir unsere Entwicklungen „in die Luft zum Fliegen“ bekommen. Konkret heißt das, wir möchten unsere Projekte in eine laufende Serienproduktion überführen und Luftfahrtbauteile in großen Stückzahlen produzieren. Parallel dazu sollen erste Serienbauteile außerhalb der Luftfahrt, etwa für Sport und Freizeit, entstehen, die Performance und Nachhaltigkeit vereinen sollen.