Kohlenstofffasern werden schon langet beim Flugzeugbau verwendet. "Das Problem ist aber, dass das Material nicht genügend elektrische Leitfähigkeit mitbringt", sagt Sebastian Backe, Doktorand am Lehrstuhl für Werkstoffkunde (WKK) der TU Kaiserslautern.
Damit Flugzeuge bei Gewittern nicht Gefahr laufen, Schaden zu nehmen, haben sie um den Rumpf ein Kupfernetz, das sie vor Blitzen schützt. "Das Netz verursacht allerdings zusätzliches Gewicht", so Backe. Der Nachwuchsingenieur und seine Kollegen möchten dies ändern: Sie arbeiten an neuen Materialien, die sowohl stabil und leicht sind wie CFK, aber auch elektrisch leitfähig. Diese könnten dann in Flugzeugen verbaut werden. Ein Kupfernetz wäre nicht mehr notwendig, überflüssiges Gewicht könnte eingespart werden.
Am Institut für Verbundwerkstoffe (IVW) haben Backes Kollegen in den vergangenen Jahren bereits Vorarbeit geleistet und die neuartige Werkstoffvariante produziert. "Sie enthält neben Kohlenstofffasern auch dünne Stahlfasern", heißt es. "Das Material ist derart aufgebaut, dass die Stahlfasern in den äußeren Lagen des Materials liegen." Andere Anordnungen des Metalls und des Kunststoffs hätten sich in Experimenten als weniger geeignet erwiesen.
Im Rahmen seiner Promotion untersucht Backe nun die Eigenschaften dieses Verbundwerkstoffs. Damit der Werkstoff später überhaupt Chancen habe, in der Luftfahrt zum Einsatz zukommen, müsse er ausgiebig geprüft werden. Dazu sei eine Reihe von unterschiedlichen Tests notwendig. Das Material müsse hierbei stets kritischen Prüfungen standhalten. Getestet werde beispielsweise, wie sich die Eigenschaften des Materials in unterschiedlichen klimatischen Bedingungen verändern. Weiterhin werde geprüft, wie es um die elektrische Leitfähigkeit bestellt ist, ob das Material rostet oder was passiert, wenn es sich verformt – so etwas könne bei Flugzeugen immer wieder vorkommen, etwa bei Kollisionen oder Schlägen, wie es bei starkem Hagel der Fall sein kann. Auch in solchen Situationen müsse sich das Material als stabil erweisen.
"Wir entwickeln an der TU Prototypmaterial, das hoffentlich später in den Unternehmen zum Einsatz kommt und weiterentwickelt wird", so Backe. Bis das Material in der Luftfahrtindustrie zum Einsatz kommen könnte, ist es noch ein langer Weg. "Das dauert mindestens noch 15 Jahre", schätzt er.