Leichtbauwerkstoffe schwer im Kommen

Das Bevölkerungswachstum und das sich ändernde Konsumverhalten erhöhen den Druck auf endliche natürliche Ressourcen, da der Rohstoffbedarf immer weiter wächst. Inzwischen ist klar, dass sich das Angebot nicht beliebig ausweiten lässt. Daher liegt der Fokus zunehmend auf Produktivitätsgewinnen, vor allem durch Fortschritte in der Materialwissenschaft, kommentiert Pieter Busscher, Portfolio Manager bei RobecoSAM.

Die über die letzten Jahrzehnte zu beobachtende Entwicklung des Werkstoffeinsatzes in neuen Flugzeuggenerationen illustriert den allgemeinen Trend zu Leichtbauwerkstoffen, der auch andere Industriezweige wie die Automobilindustrie erfasst hat. Das sich rasch wandelnde operative Umfeld und der starke Anstieg der Treibstoffpreise haben die Fluggesellschaften und Flugzeughersteller zu weitgehenden Massnahmen veranlasst, um den Treibstoffverbrauch pro Passagier zu reduzieren, den bei weitem grössten Betriebskostenfaktor der Fluggesellschaften. Die Strategie: Die Flugzeuge müssen grösser und leichter werden und/oder mit treibstoffsparenden Triebwerken ausgerüstet werden. Ermöglicht wurde das durch die Einführung innovativer Materialien. Leichtbauwerkstoffe wie Metalllegierungen auf Aluminium-und Titan-Basis sowie Verbundwerkstoffe wie Carbonfasern – die viermal so leicht und bis zu zehnmal stärker als Stahl sind – haben inzwischen einen Anteil von rund 50 % am Leergewicht neuer Flugzeuge wie der Boeing 787 oder des Airbus A350.

Bei älteren Modellen wie dem Airbus A320 oder der Boeing 737 sind grössere Konstruktionsanpassungen nur begrenzt möglich. Daher liegt hier der Fokus auf der Ausstattung der Flugzeuge mit verbrauchsärmeren Triebwerken. Die neuen Triebwerke, die in den meisten Airbus A320 NEO und Boeing 737 MAX Modellen eingesetzt werden, verwenden zum Beispiel Turbinenschaufeln aus Keramikfaser-Verbundwerkstoffen, um Treibstoff zu sparen. Der Einsatz effizienterer Triebwerke beschränkt sich jedoch nicht nur auf ältere Flugzeugmodelle. Das neue Trent XWB Triebwerk von Rolls Royce zum Beispiel, das im neuen Airbus A350 XWB zum Einsatz kommt, ist 25 % verbrauchsärmer als vorhergehende Triebwerksgenerationen. Hochleistungs-Materialien leisten dazu einen entscheidenden Beitrag.

Unternehmen wie die Hersteller von Carbonfaser-Verbundwerkstoffen Hexcel Corp. und Cytec Industries Inc. sowie Titanproduzent Allegheny Technologies Inc. sind gut positioniert, um vom langfristigen strukturellen Trend zum Einsatz innovativer Materialien in der zivilen Luftfahrt zu profitieren.