eVTOLs: Erweiterung der Engineering-Toolbox für nächsten Leichtbau

Der Wettlauf um die Markteinführung von elektrischen Senkrechtstart- und Landeflugzeugen (eVTOL) beschleunigt sich rasant. Ingenieure verschieben kontinuierlich die Grenzen, um die Effizienz zu maximieren, die Flugreichweite zu verlängern und strenge Sicherheits- und Nachhaltigkeits zu erfüllen. Traditionell sind Metalle die vertrauenswürdige Wahl und das Rückgrat von Designs in der Luft- und Raumfahrt und bieten Zuverlässigkeit, strukturelle Integrität und bewährte Leistung. Die einzigartigen Anforderungen an eVTOL-Flugzeuge bedeuten jedoch, dass wir auch über herkömmliche Lösungen hinausblicken müssen, um bahnbrechende Innovationen zu erzielen.

Die einzigartige Herausforderung des Gewichts im eVTOL-Design

Das Gewichtsmanagement in eVTOL-Flugzeugen ist nicht nur wichtig, sondern auch unternehmenskritisch. Jedes zusätzliche Kilogramm verringert die Flugreichweite, erhöht den Energie und erhöht die Dehnung der Batteriesysteme. Im Gegensatz zu herkömmlichen Starrflügelflugzeugen sind eVTOLs stark von elektrischen Antriebssystemen abhängig, die einen kontinuierlichen Auftrieb erfordern, anstatt nur von der Vorwärtsbewegung und dem aerodynamischen Auftrieb zu profitieren. Dieser einzigartige Betriebsmodus bedeutet, dass Leichtbau zur bestimmenden Einschränkung im gesamten Designprozess wird. Metalle sind zwar zuverlässig und umfassend bewährt, schränken jedoch die Designfreiheit aufgrund von Einschränkungen im Zusammenhang mit Geometrie, Fertigungskomplexität und ihrer relativen Dichte ein. Da sich die Batterietechnologie stetig verbessert, aber im Vergleich zu herkömmlichen Flugkraftstoffen immer noch auf Einschränkungen bei Energie Dichte stößt, muss jede Strukturkomponente in einem eVTOL auf Effizienz und Gewichtsoptimierung hin untersucht werden.

Erweiterung der Engineering-Toolbox: Fortschrittliche leichte Materialien

Thermoplaste und Verbundwerkstoffe der nächsten Generation ergänzen traditionelle Metalllösungen und bieten Ingenieuren erweiterte Möglichkeiten zur erheblichen Gewichtsreduzierung ohne Leistungseinbußen. In spezifischen eVTOL-Anwendungen können diese fortschrittlichen Materialien bis zu 50% leichter als Aluminium sein und gleichzeitig die mechanische Festigkeit und Haltbarkeit erreichen oder sogar übertreffen. Über die reine Gewichtsreduzierung hinaus bieten diese Materialien Ingenieuren eine größere Flexibilität bei der Konstruktion. Komplexe Geometrien, integrierte Funktionsteile und vereinfachte Fertigungsprozesse werden realisierbar und ermöglichen Innovationen, die bisher durch traditionelle Materialien begrenzt waren. Diese erweiterte Designfreiheit ist ein entscheidender Faktor, um nächste Leistung in eVTOL-Designs zu erreichen.

Anwendungen, bei denen leichte Materialien die Leistung verbessern

Strukturelemente wie Fahrwerk, Motorlager und Fahrgestell profitieren besonders von Verbundwerkstoffen, die Aufprall und Vibrationen effektiv absorbieren und gleichzeitig die Gesamtmasse deutlich reduzieren. In Batteriegehäusen bieten fortschrittliche Thermoplaste ein verbessertes Thermomanagement, strukturelle Integrität und flammhemmende Eigenschaften – kritische Aspekte für Sicherheit und Leistung. Komponenten des Antriebsstrangs der Elektrik wie E-Motoren, Wechselrichter und Stromschienen profitieren von flammhemmenden Polymeren, die Sicherheit, Leistung und Langlebigkeit verbessern. Darüber hinaus verbessern fortschrittliche Leichtbaumaterialien das Ansprechverhalten und die Haltbarkeit in Aerodynamik- und Steuerungssystemen wie Aktuatoren, Lagern und Getrieben.

Gemeinsam die Zukunft gestalten

Der Übergang zu fortschrittlichen Materialien bedeutet nicht, dass Metalle vollständig aufgegeben werden. Vielmehr wird übers strategisch eine breitere Palette von Lösungen integriert, die den strengen Anforderungen von eVTOL-Designs entsprechen. Dieser Ansatz erfordert eine durchdachte Änderung der technischen Praktiken – ein Überdenken von Strukturen, die Optimierung der Fertigung und die Einhaltung strenger Compliance-Standards. Bei Envalior arbeiten wir eng mit Ingenieuren zusammen, um fortschrittliche Materialien in innovative Lösungen zu integrieren, die speziell auf eVTOL-Anwendungen zugeschnitten sind. Durch den Einsatz modernster Simulationen, Initiativen zur Nachhaltigkeit und umfassender technischer Unterstützung helfen wir Herstellern, die einzigartigen Herausforderungen dieser sich schnell entwickelnden Branche zu meistern.

Die Zukunft der Luftmobilität basiert auf Innovation und der Bereitschaft, neue Möglichkeiten zu erkunden. Sind Sie bereit, die nächste Generation des Fliegens zu entwickeln?