Paris, 2. September 2020. Vor zwei Jahren schloss sich Expleo mit sieben weiteren Unternehmen und Forschungslabors zu einem Konsortium zusammen, um Fachwissen auszutauschen und innovative Materialien auf der Basis von Bambusfaserverstärkung für die Luftfahrtindustrie zu entwickeln.

Das Konsortium war an den Möglichkeiten interessiert, die sich aus der Zusammenarbeit mit einem OEM ergeben, und ging eine Partnerschaft mit Airbus ein, um von dessen technischer Unterstützung bei der Erforschung von BAMCO (biobasierten Matrix-Verbundwerkstoffen aus verstärkten Bambus-Langfasern) zu profitieren. Die Luftfahrtindustrie hat sich dazu verpflichtet, ihre Kohlenstoff-Bilanz zu verbessern – dafür wird weithin ein ganzheitlicher Ansatz als erforderlich erachtet, der sowohl die Weiterentwicklung der Produkte durch die Entwicklung neuer Materialien als auch die kontinuierliche Verbesserung der Produktionsprozesse umfasst.

Philippe Ponteins, als Leiter R&D Engineering & Manufacturing Engineering bei Expleo verantwortlich für das BAMCO-Projekt, und Serge Maison, Materials & Structures Senior Scientist, Projektmanager bei Airbus, geben Auskunft.

1. Erläutern Sie uns bitte kurz das BAMCO-Projekt und den Ausgangspunkt der Zusammenarbeit zwischen dem Konsortium und Airbus?

Philippe Ponteins. BAMCO ist ein gemeinschaftliches Innovationsprojekt, an dem sieben Unternehmen und Forschungslabors beteiligt sind: Expleo, Arkéma, CIRIMAT, Cobratex, Compositadour, Mécano ID und Specific Polymers. Wir arbeiten gemeinsam an der Entwicklung neuer grüner Verbundwerkstoffe, die aus biologisch gewonnenen Harzen und Bambusverstärkung bestehen. Zusätzlich zu ihrem natürlichen Ursprung haben diese Biokomposite physikalische und mechanische Eigenschaften (Leichtigkeit, thermische Beständigkeit, Schock- und Vibrationsdämpfung, …), die sie als Alternativen zu bestimmten, stark umweltbelastenden Polymer-Kompositen interessant machen.
Das im Herbst 2018 gestartete Projekt befindet sich jetzt in der Phase kurz vor der industriellen Produktion. Das Konsortium steht seit dem operativen Start in engem Kontakt mit Airbus, und nach dem Austausch erster Ergebnisse haben wir beschlossen, unser Fachwissen zu bündeln, um die industrielle Entwicklung der BAMCO-Biokomposite zu beschleunigen.

Serge Maison. Die Entwicklung neuer Materialien auf der Basis von Naturfasern ist tatsächlich eine der Möglichkeiten, den ökologischen Herausforderungen der Luftfahrtindustrie und des Luftverkehrs-Ökosystems insgesamt zu begegnen. Nachdem wir das Projekt eingehend geprüft und einige technische Punkte mit dem Konsortium diskutiert hatten, waren wir an dem Potenzial der BAMCO-Lösung hinsichtlich ihrer Lebenszyklusleistung interessiert.

2. Was sind die wichtigsten Themen im Bereich Luftfahrt, mit denen sich das BAMCO-Projekt befasst? Welche Bedürfnisse erfüllt es?

Serge Maison. Die Luftfahrtindustrie steht heute vor einer echten gesellschaftlichen und technologischen Herausforderung: der Notwendigkeit, nachhaltiger zu sein.
Für Airbus war Umweltverträglichkeit schon immer eine hochrangige Anforderung, sowohl in Bezug auf die Produktgestaltung als auch auf den täglichen Betrieb in seinen Standorten rund um den Globus. Fortlaufend wird die Integration neuer und fortschrittlicher Materialien erforscht, um den ökologischen Fußabdruck insgesamt zu verbessern.
Das BAMCO-Projekt unterstützt diesen Ansatz, indem es die Entwicklung von Materialien aus Naturfasern vorantreibt und das Potenzial ihres Einsatzes für Anwendungen in der realen Welt erforscht.

Philippe Ponteins. Um einen wesentlichen Beitrag zum ökologischen Fußabdruck der Industrie, insbesondere der Luftfahrtindustrie, leisten zu können, ist ein ganzheitlicher Ansatz erforderlich, der sowohl Produkte als auch Ressourcen, Lieferketten und Produktionsprozesse einbezieht. Um das BAMCO-Projekt zu unterstützen, starten wir bei Expleo beispielsweise Forschungen zum Recycling von Flugzeugteilen aus Verbundwerkstoffen am Ende ihres Lebenszyklus.

3. Was macht die Biokomposite von BAMCO innovativ?

Philippe Ponteins. Während es bereits Lösungen auf Basis von Flachs- oder Hanffasern gibt, ist die Verwendung von Biokompositen auf Basis von Bambusverstärkung bislang nie untersucht worden. BAMCO stützt sich auf organische Harze mit den gleichen Leistungsmerkmalen wie petrochemische Harze, sowie die Extraktion von Bambusfasern in Form kontinuierlicher Bänder oder Stränge. Die Auswahl der am besten geeigneten Bambusart ist wichtig, wie auch der regionale Anbau in Frankreich, für ökologische Kohärenz.

Serge Maison. Das BAMCO-Projekt ermöglicht es uns, unsere Kenntnisse über das Potenzial und das Verhalten von Naturfasern im luftfahrttechnischen Kontext zu vertiefen. Ihre Eigenschaften unterscheiden sich stark von denen der Kohlenstofffasern und das Ziel ist die Entwicklung von Use-Cases in verschiedenen Anwendungsgebieten.

4. Welches sind die Beiträge der Akteure im Projekt?

Philippe Ponteins. Unsere Zusammenarbeit konzentriert sich auf die Entwicklung eines konkreten Anwendungsfalles – eines Teils der Antennenkuppel – der es uns ermöglichen soll, die technische Leistung des Biokompositmaterials zu validieren. Ergänzend dazu hilft uns die Forschung hinsichtlich digitaler Modelle dabei, das Verhalten der Materialien zu simulieren und besser zu verstehen. Immer mit dem Ziel, ihre Leistung zu optimieren.

Serge Maison. Airbus bringt sein Fachwissen über Materialspezifikationen in die Entwicklung von biobasierten Fasern und Harzen ein, und wir liefern einen Anwendungsfall für den Einsatz in der Industrie. Wir arbeiten auch eng mit dem Konsortium an der Entwicklung eines digitalen Zwillings für das Biokomposit aus Bambusfasern und biologisch gewonnenen Harzen, um die Optimierung der Materialeigenschaften zu beschleunigen.

5. Welche Ergebnisse sind zu erwarten? Was sind die nächsten wichtigen Schritte?

Serge Maison. Die aus diesem Projekt gewonnenen Erkenntnisse werden Konstruktion und Entwicklung von Werkstoffen für zukünftige Flugzeugteile voranbringen. Das Thema ist jedoch äußerst komplex und wir können zum jetzigen Zeitpunkt keinen festen und präzisen operativen Anwendungsfall vorhersehen.

Philippe Ponteins. Wir befinden uns nun in der Mitte des Projekts und sind sehr zufrieden mit dem Fortschritt der Arbeiten sowie der bislang erzielten Ergebnisse: Die von Specific Polymers und Arkéma entwickelten Bioharze erfüllen die Anforderungen der Spezifikationen. Cobratex ist es gelungen, Endlosbambusbänder in der gewünschten Breite zu realisieren, und CIRIMAT hat ein Verfahren für die Extraktion von Bambussträngen definiert, deren Länge für die Produktion recht großformatiger Bauteile ausreicht. Mécano ID und Compositadour stellten die ersten Platten aus mehrachsigen Bambus-Vorformen her. In Übereinstimmung mit der ursprünglichen Planung beabsichtigen wir nun die Herstellung von Prototypteilen bis Ende 2021. Expleo ist für die für die Zusammensetzung, die Leitung sowie die technische und vertragliche Verwaltung des BAMCO-Projekts verantwortlich und arbeitet an der Definition der Spezifikationen für diese Prototypteile. Die Aussichten für die kommenden Monate sind daher sehr vielversprechend.