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06.11.2011

14:13 Uhr

Flugkomfort

Die Fantasie der Entwickler ist grenzenlos

VonJens Koenen

Ob Karbonfaser oder Raketenantrieb: Weltweit arbeiten Forscher daran, dass wir im Jahr 2050 anders fliegen als heute. Dabei wird nicht nur auf Effizienz, sondern auch auf den Reisekomfort Wert gelegt.

In der Kabine des Boeing Dreamliner zeigen sich schon heute Ansätze für das Fliegen in Zukunft. PR

In der Kabine des Boeing Dreamliner zeigen sich schon heute Ansätze für das Fliegen in Zukunft.

Der Fluggast sitzt entspannt in seinem Sessel und genießt eine elektronische Massage. Die Lieblingsmusik sorgt für weitere Zufriedenheit und über den Köpfen der Passagiere gleitet der Sternenhimmel in voller Pracht hinter einer üppig dimensionierten Glaskuppel dahin. Fliegen im Jahr 2050: so könnte es aussehen, oder besser sich anfühlen.

Weltweit arbeiten Forscher an Hochschulen und bei den Flugzeugherstellern, an Konzepten für das Fliegen der Zukunft. Experten sind sich zwar einig, dass die Flugzeuge zumindest die nächsten 20 Jahre weitgehend so aussehen werden wie heute. Aber manche der verrückt scheinenden Ideen rücken bereits näher. Das eingangs geschilderte Szenario etwa stammt aus der Feder von Airbus-Forschern. Viele Technologien, die ein solches Flugerlebnis zumindest theoretisch möglich machen können, gibt es heute schon. Die Glaskuppel etwa erscheint realistisch, wenn man auf den gerade frisch gestarteten Dreamliner von Boeing schaut. Er ist zu großen Teilen aus hochfesten Karbon-Werkstoffen gefertigt. Die erlauben größere Fensterflächen als bisher.

Karbon, schwarze Magie im Autobau?

Was ist Karbon?

Mit Karbon bezeichnet man in der Automobilherstellung Bauteile, die aus industriell hergestellten Fasern kohlenstoffhaltiger Ausgangsmaterialien stammen. Dabei ist die einzelne Faser zehnmal dünner als ein menschliches Haar. Karbonfasern haben dennoch eine hohe Zugfestigkeit. Um sie für den Einsatz im Fahrzeugbau zu veredeln, müssen die Stränge erst oxidiert und dann bei 1.500 Grad Celsius karbonisiert werden. Für den automobilen Einsatz werden sie anschließend mit Siliciumcarbid kombiniert. Aus den Fasern werden maschinell Gewebe geflochten, rund 500.000 Fasern können dabei pro Quadratzoll ineinander verflochten sein. Diese Gewebematten werden in mehreren Lagen übereinander zu Bauteilen z.B. im Autoklav-Verfahren bei ca. 150 Grad gebacken. Zur Anwendung kommt im Autobau auch verstärkt CFK, das ist kohlefaserverstärkter Kunststoff.

Was sind die Vorteile?

Karbon ist hochfest und sehr leicht. Im BMW M3 spart ein Karbondach fünf Kilo Gewicht an einer für den Fahrzeug-Schwerpunkt relevanten Stelle ein. Beim getunten Mini Cooper S bringt eine Karbon-Motohauben-Diät schon 20 Kilo. Karbon absorbiert außerdem z.B. bei einem Auffahrunfall als Bauteil extrem viel Energie, deswegen wird es bevorzugt im Rennsport eingesetzt. Das Material kann in fast jede beliebige Form gepresst bzw. gebacken werden und es rostet nicht. Bei künftigen Elektroautos ist es wichtig, die Karosserien leichter zu machen, da die Batterien sehr schwer sind.

Warum ist die Herstellung so teuer?

Ein Beispiel: McLaren und Mercedes haben extra für die Produktion des Kofferraumdeckels des SLR Roadsters ein Pressverfahren entwickelt, bei dem die Herstellung von Karbonteilen kaum noch länger dauert als die von Stahlelementen. Doch müssen andere Komponenten mit dem Skalpell ausgeschnitten und aus bis zu 20 Schichten modelliert werden, bevor sie im so genannten Autoklaven bei bis zu 150 Grad unter hohem Druck wie im Schnellkochtopf gebacken werden. Bis zu 20 Stunden für ein Bauteil sind dabei keine Seltenheit. Daher würde eine A-Klasse aus Karbon mindestens doppelt so viel kosten wie eine herkömmliche - und hätte trotzdem keine Chance auf eine Serienfertigung: Die erforderlichen Stückzahlen sind bislang in der Karbon-Fertigung einfach nicht möglich.

Nachteile im Fahrzeugbau

Karbon ist durch die aufwendige Herstellung sehr teuer. Ein Nachteil für den Einsatz im Straßenverkehr ist die Eigenschaft des Materials, bei einem Unfall unkontrolliert zu zersplittern. Die teils sehr scharfen Kanten können zu schweren Verletzungen bzw. Beschädigungen führen. Außerdem kann Karbon nicht einfach repariert werden, - etwa durch schweißen, spachteln, schrauben -, was in jedem Fall einen (teuren) Austausch eines beschädigten Bauteils nötig macht. Dazu kommt die noch ungelöste Frage des Recyclings.

Eine Entwicklung, die fortschreiten wird. Je mehr Erfahrung die Techniker mit Karbon sammeln, desto mehr Möglichkeiten ergeben sich. Das Ziel der Konstrukteure: Ein Flugzeug, das ähnlich wie ein Vogel ein Skelett besitzt, das die notwendige Stabilität verleiht. Das spart Gewicht und eröffnet bei der Gestaltung der Kabine völlig neue Möglichkeiten. Der Fantasie sind dabei keine Grenzen gesetzt. Warum zum Beispiel nicht die Luft in der Kabine mit Antioxidantien und Vitaminen versetzen. Das mag verrückt klingen, doch im Dreamliner wird bereits die Luftfeuchtigkeit erhöht, um das Wohlbefinden über den Wolken zu steigern. Möglich ist das, weil Karbon nicht rostet.

Ideen gibt es viele: Per Knopfdruck können die Passagiere virtuelle Sichtschutzwände aktivieren und so eine Privatsphäre aufbauen. Das Unterhaltungsprogramm wird nicht mehr auf Displays zu sehen sein, es wird dorthin transferiert, wo es am komfortabelsten ist. Ein weiterer Knopf schaltet große Teile der Kabinenwand transparent, und suggeriert ein Erlebnis der besondern Art: das völlig freie Schweben. Die Arbeiten der Forscher zeigen eines: Das Fliegen der Zukunft wird sich nicht alleine auf immer effizientere und sparsamere Flugzeugformen beschränken. Auch in der Kabine, dort wo es der Passagier am meisten wahrnimmt, wird sich vieles ändern.

Zum Komfort der Passagiere gehört dann wahrscheinlich auch, die Reisezeit immer mehr zu verkürzen. So stellten Experten der Airbus-Mutter EADS im Sommer auf der Pariser Luftfahrtmesse die Idee eines neuen Überschallflugzeugs vor. Es soll kaum noch Emissionen produzieren und die Technik soll 2040 marktreif sein. Die Idee ist eine Mischung aus einem herkömmlichen Triebwerk, einem Raketenantrieb und aus einer Technologie, die die Strömung der Luft nutzt. In 35 Kilometer Höhe - eine bis dato unerreichbare Höhe für die zivile Luftfahrt - soll der neue Jet die Gäste mit vierfacher Schallgeschwindigkeit in nur zwei Stunden von Frankfurt nach New York bringen.

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