Otto Lilienthal machte 1893 mit seinem selbstgebauten Gleitflugzeug den Traum vom Fliegen als erster Mensch zur Wirklichkeit. Heute sind Flugreisen und Luftfrachttransporte in alle Teile der Welt aus dem Alltag nicht mehr wegzudenken. Dabei stehen Sicherheit, Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit an oberster Stelle. Flugzeugbau – ob von zivilen oder militärischen Maschinen – stellt daher höchste Anforderungen an die eingesetzten Werkstoffe: Gewicht, mechanische Belastbarkeit, Temperatur-, Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit sind ausschlaggebend für die Materialwahl. Darüber hinaus sind Preis, Nachhaltigkeit, Verarbeitungseigenschaften und Verfügbarkeit von zentraler Bedeutung. Für besonders anspruchsvolle Aufgaben ist hochleistungsfähiger Edelstahl deshalb trotz seines höheren Gewichts für eine Vielzahl an Komponenten Werkstoff der Wahl.
1926 wurde die Lufthansa als Deutsche Luft Hansa AG durch die Fusion der Junkers Luftverkehr AG mit der Deutschen Aero Lloyd gegründet. Noch im selben Jahr erfolgte der Erstflug der Fluglinie mit dem bis heute ikonischen Markenlogo auf dem Seitenleitwerk, dem weißen Kranich auf blauem Grund. Heute ist die Lufthansa die größte Airline-Gruppe Europas und die viertgrößte weltweit. 50 Jahre später, im Jahr 1976, setzte der Überschalljet Concorde mit seinem ersten Flug einen weiteren Meilenstein in der Geschichte der Passagierflugzeuge und wurde noch im gleichen Jahr im Liniendienst eingesetzt. Kein Linienflugzeug war jemals schneller, doch fehlende Wirtschaftlichkeit und ein folgenschwerer Unfall besiegelten bereits knapp 25 Jahre später das Ende dieses Flugzeugs der Superlative.
Der weltweite Erfolgskurs von Flugzeugen aller Art wurde dadurch jedoch nicht gestoppt, sondern mit konstant steigendem Passagieraufkommen fortgeschrieben: 2024 reisten weltweit 9,5 Milliarden Menschen an Bord eines Verkehrsflugzeugs, neun Prozent mehr als ein Jahr zuvor (Quelle Flugverkehrsverband ACI World). Durch den Aufbau neuer Flugzeugflotten, insbesondere im asiatisch-pazifischen Raum, sowie durch verstärkte Investitionen in Militärflugzeuge verzeichnen die Hersteller eine kontinuierlich steigende Anzahl an Flugzeugbestellungen.
Im Vergleich mit Titan, Aluminium, Verbundwerkstoffen oder Kunststoff scheidet Edelstahl Rostfrei im zivilen Flugzeugbau gewichtsbedingt für viele Anwendungsbereiche aus. Für Zivilflugzeuge haben möglichst viele Zyklen – mit jeweils einem Start und einer Landung – höchste Priorität. Geringst mögliches Gewicht und damit niedrigere Treibstoffkosten, große Reichweiten, Verringerung des CO2-Ausstoßes durch alternative Antriebssysteme und effizientere Triebwerke sowie Recyclingfähigkeit der Komponenten sind überdies entscheidende Kriterien bei der Materialwahl.
Bei Militärflugzeugen hingegen stehen Robustheit und Verarbeitungseigenschaften bei Reparaturen im Feldeinsatz im Vordergrund. Deshalb wird Edelstahl Rostfrei in Militärmaschinen deutlich umfangreicher und auch in strukturnahen Bereichen eingesetzt. Die verwendeten Werkstoffe müssen neben den strengen Luftfahrtnormen wie DIN EN 9100, FAR/EASA CS-25, ISO und den militärischen Normen wie MIL-DTL-Spec, AMS, NAS, STANAG sicherstellen, dass alle Komponenten, vom Triebwerk bis zur Struktur, den strengen Anforderungen der Luftfahrtbehörden wie EASA oder FAA entsprechen.
Gezielter Materialeinsatz in Struktur und Technik
Flexibilität und Festigkeit des Materials unter hohem Druck sind für langanhaltende Leistungsfähigkeit entscheidend. Enorme Kräfte wirken auf tragende Strukturbauteile wie Flügelkästen ein, die Rumpf und Flügel über Holme, Rippen und Beplankung für maximale Stabilität miteinander verbinden. Das Fahrwerk muss beim Landen viele Tonnen Landegewicht sowie harte Stöße aufnehmen. Triebwerksaufhängungen müssen bei einem Großraumflugzeug wie dem A380 einem Schub von über 120.000 PS standhalten. Hydraulik- und Kraftstoffleitungen erfordern zudem hohe Korrosionsbeständigkeit sowie anspruchsvolle Biegeprozesse bei der Herstellung der hochpräzisen Rohrgeometrien. Während die Primärstruktur von Flugzeugen überwiegend aus Aluminium und zunehmend auch aus Titan gefertigt wird, kommen für Rumpfhaut und Tragflächenstruktur Glasfaserverbundwerkstoffe (CFK) oder Aluminium zum Einsatz. Für zahlreiche Komponenten setzen Flugzeugbauer wie Airbus, Boeing, Bombardier oder Embraer und Triebwerkhersteller wie MTU, Rolls-Royce oder GE Aerospace jedoch gezielt auf Bleche, Bänder, Drähte, Stabstahl oder Schmiedeteile aus Edelstahl.
Kritische Rohrsysteme
Korrosionsbeständige nichtrostende Stähle wie die Güten 1.4044, 1.4546 oder 1.4548 werden beispielsweise für komplexe Rohrsysteme der Hydraulik- und Kraftstoffsysteme eingesetzt. Auch bei den in diesen Systemen eingesetzten Fittings und Ventilgehäusen wählen Konstrukteure von Verkehrsflugzeugen wie A320, A330, A350 oder Boeing 787 häufig diese Sorten. Die korrosions- und hitzebeständigen Edelstahlgüten 1.4541 und 1.4550 sind gefragte Werkstoffe beim Bau von Hochdruck- und Spezialrohren für Hydraulik-, Kraftstoff- und Pneumatiksysteme – einschließlich der sogenannten Zapfluftsysteme (Bleed Air). Für Kabinen- und Versorgungssysteme wie Wasser- und Abwasserrohre, Halterungen und Galley-Strukturen (Bordküche) gelten die Edelstahlgüten 1.4301 und 1.4401 aufgrund der hohen Anforderungen an Hygiene, Robustheit und Verschleißfestigkeit als bewährter Standard.
Drähte und Profile
Drähte, Seile oder Gewebe aus Edelstahl der Güten 1.4310, 1.4404 und 1.4980 sind im Flugzeugbau für verschiedene kritische Komponenten wie Befestigungen, Verbindungen oder Versteifungen – beispielsweise als Stützgewebe in Filterpatronen aus Kunststoff – unverzichtbar.
Kaltgestauchte Stäbe oder gezogener Draht aus hochfesten Edelstahllegierungen werden zu Schrauben, Bolzen, Dichtungsscheiben, Muttern und Nieten verarbeitet, die Fahrwerks-, Flügel- und Triebwerksteile verbinden.
Als Blitzschutz für Rumpf und Tragflächen aus Verbundwerkstoffen wie Glasfaser oder Carbon ist hochwertiges Edelstahlgewebe weltweit etabliert. Triebwerkseinläufe und -auslässe sind mit speziellen Akustik-Materialien (Linern) aus Edelstahlgewebe ausgekleidet, die den Lärm absorbieren. Hochleistungs-Edelstahlprofile tragen als triebwerksnahe Halterungen, Fahrwerksteile, Befestigungselemente, hitzefeste Strukturbauteile für Abgassysteme oder auch als Sitzschienen zur Verankerung der Passagiersitze in der Kabine zur geforderten Sicherheit der Flugzeuge bei.
Lasergeschweißte Spezialhohlprofile aus der korrosionsbeständigen Güte 1.4307 übernehmen bereits beim Flugzeugbau als Arm eines Linearroboters, der Komponenten in einem Säuretank bewegt, eine zentrale Aufgabe.
Komplexe Schmiedeteile
Das hohe Festigkeits-Gewichts-Verhältnis und die außergewöhnliche Langlebigkeit beispielsweise von Edelstahl der Güte 1.4542 (17-4 PH) erfüllt strengste Sicherheitsstandards für tragende Anwendungen. Schmiedeteile aus diesem Edelstahl gewährleisten dank optimaler Gefügestruktur und unübertroffener mechanischer Eigenschaften die geforderte Sicherheit. Hydraulikkronen – Bremssättel oder Fahrwerksteile – oder komplexe Monoblockteile für Aktoren, die elektrische Signale in mechanische Bewegungen von Seiten- oder Querruder und Klappen umsetzen, sind hierfür typische Beispiele.
Gesicherte Verfügbarkeit und Nachhaltigkeit
Die Bandbreite der Einsatzfelder von hochleistungsfähigen Edelstählen unterstreicht die Überlegenheit anwendungsspezifisch ausgewählter Sorten. Die im Flugzeugbau geforderte Beständigkeit gegenüber Einsatztemperaturen von bis zu 1.300 Grad Celsius, aggressiven Medien und extremen mechanischen Belastungen gewährleistet entsprechend ausgelegter Edelstahl Rostfrei. Seine temperaturunabhängige Festigkeit, Steifigkeit sowie hohe Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit verleihen ihm außergewöhnliche Robustheit als unverzichtbare Voraussetzung für maximale Zyklen im kommerziellen Flugbetrieb.
Die guten Verarbeitungs- und Schweißeigenschaften bewähren sich nicht nur während der Herstellung, sondern über die gesamte Lebensdauer der Flugzeuge hinweg auch bei Wartung und Reparatur. Die gesicherte Verfügbarkeit zertifizierter Edelstähle aus Europa bietet der international stark im Wettbewerb stehenden Flugzeugindustrie zudem die Sicherheit reibungsloser Produktionsprozesse und lückenloser Rückverfolgbarkeit. Deutlich preisgünstiger als Titan und anders als beschichtete Werkstoffe auch vollständig recycelbar, bleibt Edelstahl Rostfrei im Flugzeugbau somit auch künftig ein wichtiger Wegbegleiter in eine wirtschaftlich erfolgreiche und nachhaltige Zukunft.