Ökologische und ökonomische Bewertung von Faserverbund-Montageprozessen mit dem Eco-Efficiency-Assessment-Model (EEAM)

Abstract

Zur Verbesserung der Ökobilanz der Betriebsphase von Flugzeugen geht seit Jahren der Trend dazu über, immer größere Anteile der Strukturmasse aus karbonfaserverstärkten Kunststoffen (CFK) zu fertigen. Dabei stehen dem technischen Nutzen des CFKs relativ hohe Kosten und Umweltauswirkungen insbesondere in der Produktionsphase entgegen. Eine Entwicklung eines kombinierten Bewertungsmodells für ökonomische und ökologische Aspekte der CFK-Herstellung ist deswegen notwendig, um Entscheidungsträger:innen mit Informationen zu versorgen, die bei der Realisierung nachhaltiger Entwicklungsprozesse die Entscheidungen unterstützen. Das Eco-Efficiency-Assessment-Model (EEAM) stellt ein solches Modell für den Fertigungsprozess von Faserverbundbauteilen dar. Darauf aufbauend wird in dieser Arbeit der Montageprozess betrachtet. Es wird ein generisches Modell zur Bewertung der Ökoeffizienz verschiedener Montagetechnologien erstellt. Die Bewertung wird mithilfe der Cradle-To-Gate Ökobilanzierung durchgeführt und beinhaltet den ökonomischen Indikator der Direktkosten (DC) und die ökologischen Indikatoren des Kumulierten Energiebedarfs (CED) sowie 18 Midpoint-Indikatoren der ReCiPe-Methode. Angewandt wurde dieses Modell in einer Fallstudie zur Bewertung der Fertigung und Montage von Probekörpern eines Holmsegments für einen Flügel eines unbemannten Ultraleicht-Stratosphärenflugzeugs. Die Fertigung erfolgte über das Wickeln von PrepregMaterial und anschließendem Aushärten in einem Autoklav. Die Montage wurde mittels Klebung realisiert. Die Prozesse fanden unter Laborbedingung mit niedrigem Produktionsvolumen statt.