de.wedoany.com-Bericht: Das offene Innovationsprogramm „Safran Explore" der Safran Group kehrt im Jahr 2026 mit dem Schwerpunkt intelligente Materialien zurück. Das Programm richtet sich an innovative Start-ups, Ausgründungen und kleine und mittlere Unternehmen (KMU) und zielt darauf ab, disruptive Technologien zu identifizieren, zu unterstützen und gemeinsam zu entwickeln, die die Forschungs- und Entwicklungs-Roadmap von Safran in den nächsten fünf bis zehn Jahren beschleunigen können. Die Bewerbungen konzentrieren sich auf fünf von Safran-Experten definierte Herausforderungen: Zukünftige Materialsysteme, Intelligenz von Materialien und Prozessen, Materialien und Prozesse für elektrische Anwendungen, Kreislauffähigkeit und Recycling sowie Inspektion, Kontrolle und Wartung.
Das diesjährige Programm ist nicht nur eine Technologieausschreibung, sondern kann auch als eine Landkarte des zukünftigen Materialbedarfs in der Luft- und Raumfahrt, Verteidigung und Raumfahrt betrachtet werden. Für die Verbundwerkstoff-Community liegt der Wert in der Art und Weise, wie diese fünf Herausforderungen zusammenkommen. Sie skizzieren eine umfassendere Gleichung: Verbundwerkstoffe müssen bei gleichzeitiger Beibehaltung ihrer Struktureffizienz und ihres Leichtbaubeitrags in anspruchsvollen Umgebungen leistungsfähiger, funktionaler, vorhersagbarer, kreislauffähiger, detektierbarer und leichter industrialisierbar sein.
Diese Interpretation ist im Kontext der Geschäftsfelder der Safran Group besonders treffend. Das Unternehmen ist weltweit auf Platz drei (ohne Flugzeughersteller) und in den Bereichen Antriebssysteme, Flugzeugausrüstung, Kabinenausstattung, Verteidigung und Raumfahrt tätig. Diese Bereiche erzeugen unterschiedliche, aber zunehmend konvergierende Materialanforderungen. In Antriebssystemen treibt das Streben nach Leistung und Effizienz Materialien in Umgebungen mit höheren Temperaturen, stärkerer Oxidation oder chemischer Aggressivität, wo keramische Verbundwerkstoffe (CMCs) neben metallischen Lösungen neue Optionen eröffnen könnten. In der kommerziellen Luftfahrt verdeutlichen Produktionssteigerungen, zukünftige Flugzeugarchitekturen und Industrialisierungsherausforderungen, dass Verbundwerkstoffe nicht nur hervorragende Leistungen erbringen, sondern auch herstellbar, kontrollierbar und reproduzierbar sein müssen. Elektrifizierung und Hybridisierung bringen zusätzliche Anforderungen mit sich, die elektrische Isolierung, Wärmemanagement, Hochspannungsbeständigkeit, Funktionsintegration und Gewichtsreduzierung umfassen. In der Raumfahrt und New Space verstärken Wiederverwendbarkeit, Kostendruck, höhere Taktfrequenzen und extreme Umgebungen den Bedarf an leichten, robusten und qualifizierbaren Materialien. Diese Belastungen werden durch regulatorische und ökologische Auflagen, einschließlich des Ersatzes von per- und polyfluorierten Alkylsubstanzen (PFAS) bis hin zur Materialrückverfolgbarkeit und zum Recycling, weiter verschärft.
Hier kommen intelligente Materialien ins Spiel. Das Thema geht über das bloße Hinzufügen von „Intelligenz" zu Materialien hinaus; es spiegelt eine breitere Bedarfslandkarte wider, bei der Leistung, Leichtbau, Beständigkeit gegen raue Umgebungen, Herstellbarkeit, Haltbarkeit, Detektierbarkeit und Lebenszyklusende gemeinsam betrachtet werden müssen.
Die erste Herausforderung, „Zukünftige Materialsysteme", legt den Grundstein für das Schwerpunktthema intelligente Materialien. Ziel ist es, Lösungen zu erforschen, die Materialien und Materialsysteme zu höherer Leistung, erweiterter Funktionalität und besserer Nachhaltigkeit führen können, während gleichzeitig die strengen Anforderungen der Luft- und Raumfahrt und verwandter Industrieanwendungen erfüllt werden. Diese Herausforderung gliedert sich in vier Bereiche: Multifunktionale Massivmaterialien, Oberflächenlösungen und funktionale Materialsysteme, Fortschrittliche Prozesse und additive Fertigung sowie Nachhaltige Material- und Prozessalternativen. Multifunktionale Massivmaterialien beziehen sich auf Materialien, deren Volumen mehrere Funktionen vereint, wie mechanische Eigenschaften, Wärmewiderstand, elektrische Eigenschaften oder Verhalten in rauen Umgebungen. Im Bereich der Verbundwerkstoffe könnte dies auf dissipative kohlenstofffaserverstärkte Polymere (CFK), thermoplastische Verbundwerkstoffe für das Wärmemanagement, piezoresistive Verbundwerkstoffe mit integrierten Kohlenstoff-Nanoröhren (CNTs) oder Graphen oder SiC/SiC-CMCs, die mechanische Eigenschaften mit Hochtemperaturbeständigkeit kombinieren, hindeuten. Intelligente Materialien für Oberflächenlösungen eröffnen ein weiteres Feld, darunter korrosionsbeständige Beschichtungen mit Sensorfähigkeit, selbstheilende Beschichtungen, Vereisungsschutzoberflächen, Reibungskontrolle, Chemikalienbeständigkeit, Umgebungsbarriereschichten (EBCs) und Wärmedämmschichten (TBCs). Fortschrittliche Prozesse betreffen die Fähigkeit, diese Materialsysteme herzustellen, zu montieren und zu bearbeiten. Für harte, spröde und abrasive Materialien wie Keramiken und CMCs ist die Erforschung berührungsloser oder kraftarmer Bearbeitungslösungen ebenso wichtig; Technologien, die Werkzeugverschleiß, Mikrorisse, Faserauszug oder Delamination reduzieren, sind für die Industrialisierung von entscheidender Bedeutung. Nachhaltige Alternativen adressieren Materialien und Prozesse ohne per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen (PFAS/PFA); jede Alternative muss das geforderte Leistungsniveau der Luft- und Raumfahrt beibehalten. Diese Herausforderung deutet auf eine Entwicklung der Materialspezifikationen hin: Verbundwerkstoffe müssen nicht nur strukturell effizient sein, sondern können auch zu funktionalen Plattformen werden, die schützen, detektieren, widerstehen, die Industrialisierung unterstützen und regulatorische Anforderungen erfüllen können.
Die zweite Herausforderung, „Intelligenz von Materialien und Prozessen", zielt darauf ab, künstliche Intelligenz für das Screening, Design und Testen zukünftiger Materiallösungen zu nutzen. Ziel ist es nicht nur, die Entwicklung zu beschleunigen, sondern eine kontinuierlichere Kette zwischen Design, Vorhersage, Architektur, virtuellen Tests, Experimenten und der Kapitalisierung industrieller Daten aufzubauen. Der erste Bereich, „KI-gestütztes Materialdesign", konzentriert sich auf die Erforschung neuer Kombinationen physikalisch-chemischer Eigenschaften, mit Zielbereichen wie hybriden Metall-Keramik-, Metall-organischen Systemen sowie gemischten chemischen Gradienten in Keramiken und Metalllegierungen. Der zweite Bereich, „KI-gestützte Materialarchitektur", ist direkt für Verbundwerkstoffe relevant und umfasst den Einsatz von KI zum Design von Verbundwerkstoffarchitekturen im weiteren Sinne, einschließlich metallischer, keramischer und organischer Verbundwerkstoffe, und speziell für organische Verbundwerkstoffarchitekturen, deren Designraum Kurz-/Langfaser-Hybride, Gewebe, Gelege, Vorformlinge und lokale Verstärkungsstrategien abdeckt. „Virtuelle Leistungstests" vervollständigen diese Kette; sie adressieren Simulations- und Modellierungswerkzeuge, die in der Lage sind, die Leistung neu identifizierter Materialsysteme numerisch zu testen, bevor umfangreiche physikalische Testaktivitäten durchgeführt werden. Schließlich bietet „Lab 4.0 Datenmanagement und -strukturierung" die Datenebene und umfasst Laborvernetzungslösungen, die numerische und experimentelle Daten sammeln und koppeln sowie unstrukturierte und historische Daten von Legacy-Materialien nutzbar machen können. Diese Herausforderung kann als Aufbau einer kontinuierlicheren digitalen Kette für Verbundwerkstoffe interpretiert werden: Architektur designen, Leistung vorhersagen, durch Tests validieren und historische Daten zur Steuerung der Entwicklung neuer Materialsysteme nutzen.
Die dritte Herausforderung, „Materialien und Prozesse für elektrische Anwendungen", geht über strukturelle Verbundwerkstoffe hinaus, sendet aber ein wichtiges Signal. Sie befasst sich mit Material- und Prozesslösungen für elektrische Systeme in extremen Umgebungen, darunter Hochtemperatur- und Hochspannungsmaterialien, PFAS/PFA-Ersatzstoffe, magnetische Materialien und multimaterialielle additive Fertigung. Die treibende Kraft ist die zunehmende Elektrifizierung und Hybridisierung von Luft- und Raumfahrtarchitekturen; mehr elektrische Aktuatoren, Leistungselektronik, Hochspannungskabel, hybride oder elektrische Antriebssubsysteme, eVTOL- und Drohnenanwendungen sowie das damit verbundene Wärmemanagement bringen neue Materialanforderungen mit sich. Der Umfang umfasst PAEK- und PPS-Thermoplastsysteme, Materialien für Anwendungen über 1 kV, teilentladungsbeständige Materialien, keramische oder Sol-Gel-Beschichtungen, flexible wärmeleitende Vergussmassen, Wicklungsisolierungen über 220 °C, PFAS-freie Materialien für Kondensatoren über 175-200 °C, PFA-freie Kabelalternativen (wie PEEK, PEKK und Silikone), seltene-Erden-freie Magnete sowie additive Fertigung, die Leiter, Isolatoren und ferromagnetische Materialien kombiniert. Für die Verbundwerkstoff-Community liegen die Verbindungen hauptsächlich an den Grenzflächen: Leichtbaustrukturen, die elektrische Funktionen tragen, wärmeleitende Polymerverbundwerkstoffe, mehrschichtige Isolationssysteme, gedruckte Elektronik auf Verbundsubstraten oder Strukturbauteile mit integrierter Sensorik, Abschirmung oder Energieverteilung.
In der vierten Herausforderung, „Kreislauffähigkeit und Recycling", sucht Safran nach Lösungen, die kritische oder strategische Materialien in einem Kreislauf führen können, während gleichzeitig ein mit Luft- und Raumfahrtanwendungen kompatibles Leistungsniveau erhalten bleibt. Das Kohlenstofffaser-Recycling ist ein Kernproblem, das trockene Fasern, unausgehärtete Prepregs und ausgehärtete Verbundwerkstoffe umfasst, mit dem Ziel, ein möglichst hohes Leistungsniveau für strukturelle Anwendungen zu erhalten. Der Schlüssel liegt im Übergang vom Materialrecycling zur leistungsorientierten Verwertung unter Erhaltung der Faserlänge, -reinheit, -orientierung und des Wiederverwendungspotenzials. „Hybrid- und Verbundwerkstoff-Recycling" erweitert das Problem auf organische Harze, keramische Bestandteile und Multi-Material-Architekturen, mit dem Ziel, recyclingarme Lösungen zu entwickeln, die organische Harze mit minimalem Abbau im Vergleich zum ursprünglichen Harz zurückgewinnen können, ohne dass eine Verbrennung oder Säurehydrolyse zur Demontage von Multi-Material-Systemen erforderlich ist. „Materialrückverfolgbarkeit und Risikomanagement" betont, dass die Kreislauffähigkeit von der Qualität der Informationen über recycelte Materialien abhängt. Gesucht werden Softwarelösungen zur Verfolgung von Materialien, Produkten und Kreisläufen sowie zur Vorhersage von Risiken in den Bereichen Gesundheit, Sicherheit und Umwelt (HSE), Toxikologie, PFAS, REACH (Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals) oder Rohstoffverknappung am Lebenszyklusende. Für die Verbundwerkstoffindustrie liegt die Chance in Lösungen, die Produktionsabfälle oder Materialien am Lebenszyklusende in technisch nutzbare Ressourcen innerhalb der anspruchsvollen Luft- und Raumfahrt-Wertschöpfungskette umwandeln können.
Die fünfte Herausforderung, „Inspektion, Kontrolle und Wartung", verbindet Materialeigenschaften mit der Fertigungs- und Lebenszykluskontrolle. Der erste Bereich, „Prozessüberwachung und -kontrolle", zielt auf die Online-Überwachung während des Herstellungsprozesses ab, mit dem Ziel, Abweichungen zu erkennen, wenn sie auftreten, und sie, wenn möglich, während der Produktion zu korrigieren. In automatisierten Prozessen wie Automated Fiber Placement (AFP) oder Automated Tape Laying (ATL) zielt es auch auf die Erkennung von Lücken, Überlappungen, Verunreinigungen oder Änderungen der Faserspannung ab. Die Richtung ist klar: Weg von der Nachkontrolle hin zur datengesteuerten Fertigungssteuerung. Der zweite Bereich, „Maßhaltigkeit und Materialzustandsüberwachung", erweitert das Thema auf die Maßhaltigkeitskontrolle und Materialzustandsüberwachung von Teilen und Werkzeugen, einschließlich interner Instrumentierung, die extremen Einsatztemperaturen (über 1100-1200 °C) standhalten kann. Der dritte Bereich, „Fortschrittliche Prüfung von Verbundwerkstoffen", richtet sich direkt an die Branche und konzentriert sich auf Prüflösungen für dickwandige und multimaterialielle organische Matrix-Verbundwerkstoffe (OMCs) sowie auf Hochgeschwindigkeits-Prüfmethoden für CMCs. Schließlich bringt „Tragbare und Flügel-nahe Prüfung" die Prüfung in die Wartung, mit dem Ziel, Prüffähigkeiten an das Flugzeug zu bringen, an teilweise demontierten Geräten oder direkt unter dem Flügel. Für Verbundwerkstoffbauteile könnte dies tragbaren Ultraschall, Thermografie, Scherografie, Endoskopie, faseroptische Bildgebung, kompakte Röntgentechnik (sofern vor Ort kompatibel), robotergestützte oder KI-gestützte zerstörungsfreie Prüfung (NDT) und Befundung umfassen. Die entscheidenden Anforderungen sind nicht nur Genauigkeit, sondern auch Geschwindigkeit, Robustheit, geringer Vorbereitungsaufwand und Benutzerfreundlichkeit in realen Wartungsumgebungen.
Insgesamt zeichnen die fünf Herausforderungen der Safran Group zu intelligenten Materialien eine Roadmap für Verbundwerkstoffe, die von mehreren konvergierenden Erwartungen geprägt ist. Luft- und Raumfahrt-Verbundwerkstoffe werden weiterhin anhand von Strukturleistung, Gewichtsreduzierung und Zuverlässigkeit bewertet. Die nächste Anforderungsebene scheint jedoch breiter zu sein: funktionale Oberflächen und Grenzflächen, Hochtemperatur-Keramikverbundsysteme, beschleunigtes Design durch virtuelle Tests, datengestützte Qualifikation, höherwertiges Recycling von Kohlenstofffaserabfällen, langfristige Materialrückverfolgbarkeit sowie Prüfmethoden, die Teile von der Fertigung bis zum Einsatz verfolgen. Daher kann Safran Explore Intelligente Materialien 2026 als eine praktische Bedarfslandkarte für die nächste Generation von Luft- und Raumfahrt-Verbundsystemen interpretiert werden: nicht nur leichter, sondern auch funktionaler, vorhersagbarer, kreislauffähiger, detektierbarer und enger mit den Daten verbunden, die für Design, Qualifikation, Fertigung und Wartung erforderlich sind.
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