Die Luft- und Raumfahrtindustrie ist auf spezialisierte Zulieferer angewiesen, die einzigartige Expertise in der Herstellung von Materialien und Komponenten wie Leichtmetalllegierungen, fortschrittlichen elektronischen Systemen und Hochleistungsverbundwerkstoffen entwickelt haben. Diese Spezialisierung hat erhebliche technologische Fortschritte ermöglicht, zugleich jedoch die Branche äußerst verwundbar gemacht, da sie zu einer Abhängigkeit von einer begrenzten Anzahl von Lieferanten geführt hat.
Als die COVID-19-Pandemie ausbrach, wurden diese Lieferketten massiv gestört. Werksschließungen, Transportbeschränkungen und Produktionsunterbrechungen in wichtigen Ländern führten zu Verzögerungen und Engpässen bei kritischen Bauteilen. Später machte der Krieg in der Ukraine erneut deutlich, wie stark die Branche von einzelnen Rohstoffquellen abhängig ist. So wurde beispielsweise die Titanversorgung – ein essenzielles Metall für den Flugzeugbau – durch die gegen Russland verhängten Sanktionen ernsthaft bedroht, da Russland zu den weltweit wichtigsten Produzenten zählt.
Es ist daher deutlich geworden, dass der Luft- und Raumfahrtsektor erheblichen Risiken ausgesetzt ist, wenn geopolitische, wirtschaftliche, gesundheitliche oder ökologische Krisen eintreten. Dabei müssen auch die planetaren Belastungsgrenzen berücksichtigt werden: In Frankreich beispielsweise fiel der Earth Overshoot Day im Jahr 2024 auf den 1. August. Dieses Datum markiert den Zeitpunkt, an dem alle Ressourcen verbraucht sind, die der Planet innerhalb eines Jahres regenerieren kann. Dies wirkt sich sowohl auf die Menge als auch auf die Qualität der Inputfaktoren aus, die die Industrie für ihre Aktivitäten benötigt.
In einer dreiteiligen Artikelserie stellen wir von Alcimed die Handlungsansätze vor, die Akteure der Luft- und Raumfahrt prüfen, um die Luftfahrt nachhaltiger und widerstandsfähiger zu gestalten. In diesem ersten Beitrag beleuchten wir, wie Resilienz in der Luft- und Raumfahrtindustrie aufgebaut werden kann, um eine langfristige Produktionsfähigkeit sicherzustellen.
Eine effektivere Beschaffung von Materialien ist entscheidend, um die Abhängigkeit von fragilen Lieferketten in der Flugzeugherstellung zu verringern. Dazu gehört der Einsatz recycelter oder erneuerbarer Materialien, um die fortschreitende Erschöpfung natürlicher Ressourcen zu verlangsamen.
Sowohl der Bau eines Flugzeugs als auch die Herstellung der Produktionsmittel erfordern verschiedene Materialien, die jeweils aufgrund spezifischer Eigenschaften (Festigkeit, Leichtigkeit, Langlebigkeit usw.) ausgewählt werden, wie Aluminium, Stahl, Verbundwerkstoffe, Kunststoffe und Isoliermaterialien. Der Einsatz verantwortungsvoller Ressourcen stellt sicher, dass jede Komponente – ob Teil des Flugzeugs oder der Produktionswerkzeuge – mit einem maßvolleren Ressourcenverbrauch in Einklang steht. Dies trägt zu einem Produktionsmodell bei, das das Gleichgewicht der globalen Ökosysteme wahrt und die langfristige Verfügbarkeit natürlicher Ressourcen sichert. So plant beispielsweise das Stahlunternehmen GravitHy den Bau seiner ersten „grünen“ Eisen- und Stahlproduktionsanlage in Frankreich. Dieser grüne Stahl fördert die Nutzung von recyceltem Stahl und reduziert damit den Bedarf an Stahl aus Eisenerz.
Zur Stärkung der Resilienz der Lieferkette ist es ebenfalls wichtig, die Lieferantenbasis zu erweitern. Durch die Diversifizierung der Beschaffungskanäle verringert ein Unternehmen seine Abhängigkeit von einem kleinen Kreis an Zulieferern und mindert Risiken im Zusammenhang mit potenziellen Störungen wie Verzögerungen oder Lagerengpässen. Es wird weniger anfällig für Unterbrechungen durch unerwartete Ereignisse wie Naturkatastrophen oder geopolitische Konflikte.
Die Rückverfolgbarkeit von Materialien ist entscheidend, um Transparenz und die Einhaltung der erforderlichen Standards bei der Rohstoffbeschaffung sicherzustellen. Durch den Einsatz von Technologien wie Blockchain können Unternehmen Herkunft und Weg der Materialien präzise nachverfolgen. So ließe sich für jedes Material ein individueller Pass erstellen, der Informationen wie Produktionsdatum, Produktionsort und physikalische Eigenschaften dokumentiert. Mithilfe dieses eindeutigen digitalen Fingerabdrucks könnten Hersteller die Herkunft der Rohstoffe identifizieren und die nachhaltigsten Optionen auswählen.
Ohne das Flugzeugdesign selbst zu verändern, können auf Werksebene Maßnahmen ergriffen werden, um die aktuelle Produktion aufrechtzuerhalten und zugleich die Resilienz der Branche zu stärken.
Industriegebäude können von einer Zunahme extremer Wetterereignisse betroffen sein. Dazu zählen mögliche Auswirkungen auf Strukturen, Materialien und Anlagen, die den Betrieb stören und die Produktivität an Fertigungsstandorten verringern können.
Produktionsstandorte in Küstenregionen oder in der Nähe von Wasserwegen – die häufig aus logistischen Gründen gewählt wurden – könnten durch steigende Meeresspiegel und vermehrte Überschwemmungen infolge häufiger und intensiverer Stürme bedroht sein.
Temperatur- und Feuchtigkeitsschwankungen, die mit dem Standort bestimmter Werke zusammenhängen, können Produktionsprozesse und die Qualität der in der Luft- und Raumfahrt eingesetzten Materialien beeinflussen. Unternehmen müssen ihre Prozesse gegebenenfalls anpassen, um die Qualität der Endprodukte sicherzustellen.
Schließlich können Verkehrsinfrastrukturen zur Materialverteilung (Häfen, Straßen, Schienennetze usw.) durch extreme Wetterereignisse beschädigt werden. Dies kann die Lieferung kritischer Ressourcen für die Flugzeugherstellung verzögern und die Resilienz der Werke beeinträchtigen.
Die Einführung industrieller Prozesse, die weniger Energie und Wasser verbrauchen, wird immer wichtiger, da natürliche Ressourcen zunehmend begrenzt sind.
Beispielsweise trägt die Integration von Solarpaneelen in Luft- und Raumfahrtfabriken zur Stärkung der energetischen Resilienz bei. Durch die Nutzung von Solarenergie für industrielle Abläufe verringern diese Werke ihre Abhängigkeit von nicht erneuerbaren Energiequellen und senken ihren CO₂-Fußabdruck. Der Umstieg auf saubere Energie hilft, langfristige Energiekosten zu senken und die allgemeine Resilienz der Produktionsstätten zu erhöhen.
So heißt es in Bezug auf den Wasserverbrauch im Pressekit des französischen Regierungsplans „Plan Eau“: „Von den durchschnittlich zwischen 2010 und 2019 in Frankreich entnommenen 32,8 Milliarden m³ Wasser wurden 9 % für industrielle Zwecke verwendet.“ Wasser ist heute unverzichtbar für industrielle Tätigkeiten – als Rohstoff, Energieträger oder Bestandteil von Produktionsprozessen. Es ist daher entscheidend, Produktionsmethoden einzuführen, die den Wasserverbrauch deutlich reduzieren und Abfälle begrenzen. Dazu zählen der Einsatz von Wasserrecycling-Technologien, die Optimierung von Kühlsystemen zur Minimierung von Verlusten oder die Implementierung von Abwasseraufbereitungssystemen zur Wiederverwendung.
Durch die Minimierung von Fertigungsfehlern helfen Roboter, den Ausschuss teurer Materialien zu reduzieren und den Einsatz wesentlicher Ressourcen wie Energie und Rohstoffe zu optimieren, was die allgemeine Nachhaltigkeit unterstützt.
Industrie 4.0 bezeichnet die Einführung digitaler Technologien wie dem Internet der Dinge (IoT) und künstlicher Intelligenz (KI), um Entscheidungsprozesse zu verbessern, Abläufe in Echtzeit zu überwachen und Prozesse zu optimieren. Diese Synergie zwischen Robotik und digitalen Technologien ermöglicht eine stabilere Produktion und eine schnelle Anpassung an Störungen und stärkt so die Resilienz der Branche gegenüber aktuellen Herausforderungen.
Mit Industrie 4.0 wird es einfacher, Produkte homogener Qualität aus recycelten Materialien herzustellen. Die zentrale Herausforderung liegt im Umgang mit der Variabilität der technischen Eigenschaften der verwendeten Materialien. Bereits heute setzen Hersteller Technologien ein, um die Outputs am Ende der Produktionslinie zu homogenisieren.
Allerdings erfordern Robotisierung und Digitalisierung zusätzliche Anlagen, die selbst produziert werden müssen. Dies geht häufig mit dem Einsatz seltener Erden einher – Metalle, die in Hochtechnologieanwendungen wie Batterien, Bildschirmen oder Smartphones verwendet werden. Diese seltenen Erden werden in ökologisch sensiblen Regionen gewonnen, was ihre Förderung erschwert und verteuert und zur Übernutzung natürlicher Ressourcen beiträgt. Zudem verbrauchen Rechenzentren, die für die Speicherung, Verwaltung und Verarbeitung großer Datenmengen sowie für die Bereitstellung digitaler Dienste unerlässlich sind, enorme Energiemengen (zwischen 1 % und 1,3 % des weltweiten Stromverbrauchs laut IEA), und dieser Verbrauch steigt mit zunehmendem Datenvolumen weiter an.
Es gilt daher, ein Gleichgewicht zu finden, damit Industrie 4.0 tatsächlich nachhaltiger wird als die derzeitigen Lösungen.
Eine Veränderung des Flugzeugdesigns kann erheblich dazu beitragen, weniger ressourcenintensive und emissionsärmere Produkte und Prozesse zu nutzen und damit die Resilienz zu stärken, während Leistung beibehalten oder verbessert wird. Zwei Ansätze lassen sich unterscheiden:
All diese Anforderungen miteinander in Einklang zu bringen – weniger Materialeinsatz, nachhaltigere Materialien und gleichbleibende Leistungsfähigkeit – ist entscheidend. Neue Technologien wie 3D-Druck und modulare Designs mit standardisierten Bauteilen können helfen, dieses Gleichgewicht zu erreichen.
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All diese Maßnahmen könnten dennoch nicht ausreichen.
Ein weiterer Ansatz besteht darin, das derzeitige Geschäftsmodell von einem produktbasierten Verkauf hin zu einem nutzungsorientierten Modell zu verändern. In diesem System wird der Hersteller proportional zur tatsächlichen Nutzung des Produkts vergütet und nicht über den einmaligen Kaufpreis. Dadurch entsteht ein Anreiz, langlebige und zuverlässige Produkte zu entwickeln, da die Rentabilität von der Lebensdauer abhängt. Je länger ein Produkt ohne Ausfall funktioniert, desto höher ist der Umsatz für den Hersteller. Dies fördert die Entwicklung qualitativ hochwertiger und robuster Produkte und schafft nachhaltigen Mehrwert für Umwelt und Kunden.
Hersteller könnten Preismodelle entwickeln, bei denen Fluggesellschaften auf Basis der Flugstunden oder Nutzungszyklen zahlen, anstatt eines einmaligen Kaufpreises. Alternativ könnten Abonnementmodelle eingeführt werden, bei denen Airlines monatliche oder jährliche Gebühren für den Zugang zu Flugzeugflotten oder bestimmten Betriebskapazitäten entrichten.
Einige Lösungen existieren bereits. Safran bietet für bestimmte Flugzeugtriebwerke ein solches Modell an, das als „pay-per-hour“ oder „power by the hour“ bezeichnet wird. Safran verkauft die Triebwerke an Hersteller oder Fluggesellschaften und bietet anschließend einen Wartungsvertrag an, bei dem der Kunde entsprechend der Anzahl der Flugstunden zahlt. Dies ermöglicht eine bessere Steuerung der Wartungskosten und optimierte technische Unterstützung. Für Safran sichert es langfristige, wiederkehrende Einnahmen, eine bessere Transparenz im After-Sales-Geschäft und stärkere Kundenbeziehungen.
Um auch in 20, 30 oder 40 Jahren noch Flugzeuge herstellen zu können, ist es unerlässlich, sich an die vielfältigen Herausforderungen anzupassen, die im Laufe der Zeit auftreten: Gesundheitskrisen, geopolitische Konflikte, die Erschöpfung natürlicher Ressourcen und weitere Entwicklungen.
Dies beginnt mit einer nachhaltigeren und verantwortungsvolleren Produktion – mit beschafften und rückverfolgbaren Materialien sowie einer stärker diversifizierten und engagierten Lieferantenbasis. Auch Produktionsstätten spielen eine entscheidende Rolle für die Stärkung der Resilienz in der Luftfahrts. Prozesse mit geringerem Energie- und Ressourcenverbrauch sowie der Übergang zu einem „echten“ 4.0-Produktionsmodell sind wesentliche Herausforderungen. Schließlich trägt auch eine Anpassung des Flugzeugdesigns oder sogar des Geschäftsmodells – durch den Wechsel von einer „Produktlogik“ zu einer „Nutzungslogik“ – dazu bei, eine langfristige Zukunft der Luft- und Raumfahrtindustrie zu sichern.
Angesichts dieser Herausforderungen und Rahmenbedingungen ist mit bedeutenden Innovationen im Luft- und Raumfahrtsektor zu rechnen. Der tatsächliche Mehrwert und der Beitrag dieser Innovationen zu einer nachhaltigeren und resilienteren Luftfahrt müssen sorgfältig geprüft werden. Wir von Alcimed begleiten Sie gerne dabei, die besten Lösungen zu identifizieren, um neuen Anforderungen mit einem nachhaltigen und resilienten Ansatz zu begegnen. Kontaktieren Sie unser Team!
Über den Autor,
Quentin, Consultant in Alcimeds Luftfahrt-, Raumfahrt- und Verteidiungsteam in Frankreich
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