Forschung
Schweizer Forschende entwickeln Material, das Flugzeuge recycelbar machen könnte
Schweizer Forschende haben einen Verbundwerkstoff entwickelt, der Flugzeug- und Zugkomponenten recycelbar machen soll, ohne dabei Leichtigkeit, Festigkeit oder Feuerbeständigkeit einzubüssen.
Komponenten von Flugzeugen und Zügen aus Verbundwerkstoffen könnten künftig nicht mehr auf Deponien oder in der Kehrichtverbrennung landen. Schweizer Forschende haben ein mehrschichtiges Material entwickelt, das die von Verkehrsmittelherstellern geforderten Eigenschaften mit einem Verfahren zur Rückgewinnung seiner Bestandteile am Ende der Lebensdauer einer Komponente verbindet.
Die Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt, kurz Empa, gab die Entwicklung am 1. September 2026 bekannt. Die Arbeit zielt auf ein anhaltendes Problem in der Verkehrsmittelherstellung. Verbundstrukturen sind leicht, fest und feuerbeständig, doch ihre Bestandteile lassen sich nach dem Verbinden nur schwer trennen.
Das ist in der Luftfahrt wichtig, wo ein geringeres Gewicht den Energieverbrauch senkt, und im Schienenverkehr, wo Verkleidungen und Innenstrukturen anspruchsvollen Betriebsbedingungen standhalten müssen. Herkömmliche Verbundteile basieren oft auf Epoxidharzen, die sich nach dem Aushärten weder schmelzen noch auflösen lassen. Deshalb werden sie häufig auf Deponien entsorgt oder verbrannt.
Das Material der Empa enthält ein phosphorhaltiges Molekül im Harz. Der Zusatz sorgt für Flammwidrigkeit und ermöglicht es, das ausgehärtete Harz unter kontrollierten Bedingungen wieder aufzuweichen und umzuformen. Die Forschenden sagen, das Material erfülle die geltenden Brandschutzanforderungen und behalte fast dieselben mechanischen Eigenschaften wie herkömmliches Epoxidharz.
Wie das Harz Recycling ermöglicht
Drei speziell entwickelte Schichten verleihen dem Material seine für den Verkehrsmittelbau geeignete Struktur. Im Kern befindet sich eine hitzebeständige Aramid-Wabenstruktur, die leicht ist und die umgebenden Deckschichten trägt. Glas- oder Kohlefaserschichten sorgen für Verstärkung, während Epoxidharz die Bestandteile zu einem starren Verbundwerkstoff verbindet.
Die entscheidende Änderung betrifft die Harzchemie. Die Forschenden fügten ein phosphorhaltiges Molekül hinzu, das das Verhalten des Epoxids nach dem Aushärten verändert. Unter bestimmten Bedingungen mit Wärme und Lösungsmittel kann das Harz wieder aufgeweicht werden. Dadurch lassen sich die Schichten trennen und das Material umformen, was bei herkömmlichem ausgehärtetem Epoxidharz im Allgemeinen nicht möglich ist.
Mit dem Verfahren sollen die Hauptbestandteile des Verbundwerkstoffs zurückgewonnen werden, statt die fertige Platte als Ganzes zu entsorgen. Laut Empa lassen sich die Aramid-Wabenstruktur sowie die Glas- oder Kohlefasern nach dem Abbauprozess zurückgewinnen. Das könnte Herstellern mehr Möglichkeiten bei der Reparatur, Wiederaufbereitung oder dem Ersatz von Komponenten eröffnen.
Die veröffentlichten Ergebnisse behandeln auch ein wesentliches Hindernis für den Einsatz im Verkehrsmittelbau. Das neue Material erfüllt die geltenden Brandschutzanforderungen, während seine mechanische Leistungsfähigkeit als nahezu gleichwertig mit der von herkömmlichem Epoxidharz beschrieben wird. Die Quelle nennt weder eine bezifferte Rückgewinnungsquote noch eine Energiebilanz oder eine Schätzung der Lebenszyklusemissionen.
Recycling könnte die Entsorgung von Verbundwerkstoffen verringern
Die Rückgewinnung von Fasern und Wabenkern könnte die Entsorgungslast durch Verbundteile verringern. Flugzeug- und Zughersteller setzen diese Materialien ein, weil sie mehrere Leistungsanforderungen gleichzeitig erfüllen. Ihre Entsorgung am Ende der Lebensdauer ist schwierig geblieben, da das Harz die Schichten bei herkömmlichen Systemen dauerhaft miteinander verbindet.
Ein recycelbarer Verbundwerkstoff könnte die Möglichkeiten für Teile verändern, die das Ende ihrer Nutzungsdauer erreicht haben. Die zurückgewonnenen Glas- oder Kohlefasern und die Aramidstruktur könnten möglicherweise wieder in die Herstellungsprozesse einfliessen. Die Fähigkeit des Harzes, aufzuweichen und umgeformt zu werden, könnte zudem die Wiederverwendung des fertigen Materials unterstützen. Ziel des Projekts ist das vollständige Recycling der Bestandteile des Verbundwerkstoffs.
Der Umweltvorteil ist nach den von der Empa veröffentlichten Informationen noch eine Aussicht und kein gemessenes Ergebnis. Die Quelle nennt keine Zahlen zu vermiedener Deponierung, verringerter Verbrennung, Energieverbrauch oder Treibhausgasemissionen. Solche Angaben werden wichtig sein, wenn Hersteller das neue Verfahren mit der Produktion neuer Fasern, Harze und Wabenstrukturen vergleichen.
Der Ansatz ist auch über die Luftfahrt hinaus relevant. Die Empa prüft mögliche Anwendungen des Kunststoffs im Energie- und Bausektor, wo ebenfalls leichte, feuerbeständige und langlebige Verbundteile verwendet werden. Ein breiterer Klimanutzen hängt von Sammelsystemen, der Rückgewinnung von Lösungsmitteln und dem Energiebedarf der Verarbeitung ab.
Skalierung entscheidet über kommerzielle Zukunft
Die Skalierung wird darüber entscheiden, ob das Labormaterial in Flugzeugen und Zügen zum Einsatz kommen kann. Die Empa bezeichnet eine Ausweitung der Herstellung und des Recyclings als nächste Projektphase. Dabei muss sich zeigen, dass das Material auch über Labormuster hinaus gleichbleibend hergestellt und effizient zurückgewonnen werden kann.
Verkehrsmittelhersteller werden zudem Nachweise über den gesamten Lebenszyklus einer Komponente benötigen. Die veröffentlichten Ergebnisse belegen, dass der Verbundwerkstoff die geltenden Brandschutzanforderungen erfüllt und mechanische Eigenschaften aufweist, die denen herkömmlichen Epoxidharzes nahekommen. Für eine kommerzielle Einführung müssen das Forschungsteam und seine Industriepartner diese Ergebnisse in wiederholbare Herstellungs- und Rückgewinnungsprozesse überführen, die für reale Komponenten geeignet sind.
Elantas ist neben der Empa als Industriepartner am Projekt beteiligt, das von Innosuisse finanziell unterstützt wird. Diese Partnerschaft verbindet die Arbeit direkt mit der industriellen Entwicklung, während die Forschenden weiterhin Anwendungen in anderen Sektoren untersuchen.
Ein Zeitplan für die kommerzielle Einführung wurde nicht genannt. Der weitere Weg führt daher über die Skalierung, die Prozessvalidierung und anwendungsspezifische Tests. Gelingt dies, könnte die Schweiz zu einer Lösung für ein Problem beitragen, das Flugzeug- und Bahnbetreiber weltweit betrifft: Wie lassen sich die Leistungsvorteile moderner Verbundwerkstoffe erhalten und zugleich praktikable Wege für ihre Entsorgung am Ende der Lebensdauer schaffen?