Serienproduktion von T1200: Wenn Materialinnovationen auf die realen Hindernisse der Niederflughöhenwirtschaft stoßen

Einführung: Zhongfu Shenying hat eine Hunderttonnen-Produktion von T1200-Kohlenstofffasern mit einer Stärke von 8.000 Megapascal erreicht. Doch die hohen Kosten und die Zertifizierungsbarrieren halten die eVTOL-Hersteller, die dringend Kostensenkungen benötigen, immer noch bei T800-Kohlenstofffasern fest.

Bei der Berechnung der Betriebskosten stehen die Ingenieure von eVTOL-Herstellern oft vor einer harten Formel: Bei jeder Kilogramm-Einsparung steigt die Reichweite um etwa drei Kilometer, aber die Materialkosten können verdoppelt werden.

Zhongfu Shenying hat im März die Hunderttonnen-Produktion von T1200-Kohlenstofffasern angekündigt, deren Stärke über 8.000 Megapascal liegt – diese Zahl klingt wie das Brechen einer Art physikalischen Grenze.

Die Frage ist: Ist die Niederflughöhenwirtschaft wirklich bereit, für diese überdimensionierten Materialien zu zahlen?

Was bedeutet eigentlich die Hunderttonnen-Produktion?

Zuerst mal eine kalte Dusche.

Die Hunderttonnen-Produktion, also eine Jahresproduktion von hundert Tonnen, macht in der Gesamtkapazität von 29.000 Tonnen von Zhongfu Shenying nur 0,3 % aus. Die Weltjahresproduktion der Kohlenstofffaserbranche liegt bei etwa 150.000 Tonnen. Diese Hunderttonnen-Produktion ist eher wie ein Edelsteinlager in einem Präzisionsinstrument als wie Stahlbeton, der ein Gebäude stützt. Toray hat 2023 bereits die technologische Durchbrechung bei T1200 angekündigt. Die Entscheidung, die Massenproduktion erst 2028 zu starten, liegt nicht daran, dass man es nicht herstellen kann, sondern daran, dass es derzeit nicht nötig ist.

T1100 befindet sich derzeit in der Gewinnphase. Ein zu frühes Einführen von T1200 würde nur den Marktanteil der eigenen High-End-Produkte einschränken.

Zhongfu Shenyings „Vorsprung“ ist im Wesentlichen die Fertigstellung des technologischen Abstandsausgleichs, nicht die Übernahme der kommerziellen Macht. Nun zur Leistung. Die Zugfestigkeit von T1200 beträgt 8.000 Megapascal, was etwa 25 % stärker ist als die von T800, und der Elastizitätsmodul liegt bei 324 Gigapascal. Diese Verbesserung ist zwar beachtlich, aber in der Luftfahrttechnik sind Materialien nie isolierte Zahlen.

Die Anforderungen von T1200 an das Laminierverfahren, das Temperaturfenster des Autoklavs und die Oberflächenrauhigkeit der Formen steigen exponentiell.

Einfach ausgedrückt: Flugzeughersteller erhalten luftfahrtgerechte Prepregs und ein Standardzertifizierungssystem, das derzeit noch in den Händen von japanischen und amerikanischen Unternehmen liegt.

Welche Materialien werden derzeit in der Niederflughöhenwirtschaft verwendet?

Betritt man eine beliebige eVTOL-Hauptwerkstatt, wird man höchstwahrscheinlich T700- und T800-Prepregs im Lager finden. Diese Materialien sind bereits von der FAA oder der EASA zertifiziert, es wurden Designzulässigkeitswerte festgelegt, und es hat sich eine vollständige Datenkette von Material über Verfahren bis hin zum Reparaturhandbuch gebildet.

Warum werden keine T1200-Materialien verwendet? Nicht, weil man es nicht möchte, sondern weil man es nach der Kostenrechnung nicht wagen kann.

Der Gesamtkosten eines eVTOL-Flugzeugs müssen derzeit auf die Millionendollar-Ebene gedrückt werden, um einen kommerziellen Betrieb zu ermöglichen. Kohlenstofffaserbauteile machen 15 - 20 % der Gesamtkosten aus, und der Preis von T1200 wird auf das Drei- bis Vierfache von T800 geschätzt. Das Schlimmste ist die Zertifizierungsdauer. Wenn man heute das Rumpfmaterial von T800 auf T1200 wechselt, muss die gesamte Typzertifizierung (TC) neu beantragt werden, und alle Statik- und Dauertests müssen von neuem durchgeführt werden. Das kostet drei Jahre Zeit.

Für Hersteller, die dringend 2026 - 2027 die Zertifizierung und die Lieferung ihrer Flugzeuge benötigen, wäre dies ein kommerzielles Selbstmordakt.

Wo liegt dann der Wert von T1200? In lokalen Durchbrüchen, nicht in einer umfassenden Ausrüstung.

Rotorgelenke, Fahrwerksverbindungen, Batterieträger - diese Teile müssen extreme Spannungen ertragen, haben aber eine geringe Größe. Wenn man diese wenigen Teile aus T1200 herstellt, kann es nur ein paar Kilogramm mehr wiegen, aber das Gewichtseinsparungspotenzial beträgt nur ein paar hundert Gramm. Klingt das nicht rentabel? Aber für eVTOL-Modelle, die auf maximale Reichweite setzen, können diese paar hundert Gramm bedeuten, dass man zehn Minuten länger fliegen kann und eine Notlandung vermeiden kann.

Die Umstrukturierung der Lieferkette ist keine über Nacht erfolgende Revolution

Zhongfu Shenyings Durchbruch hat tatsächlich die Spielregeln geändert, jedoch auf graduelle und nicht auf revolutionäre Weise.

Erstens hat China endlich eine Reservekapazität für Kohlenstofffasern über T800. Angesichts der technologischen Spannungen zwischen China und den USA stellt dies sicher, dass die heimische eVTOL-Industrie in extremen Fällen nicht von der Lieferung abgeschnitten wird. Im zweiten Quartal 2025 begannen die Preise für heimische T800-Produkte zu steigen. Ein Teil der Ursache ist die Wiederherstellung der Verhandlungsmacht bei High-End-Kohlenstofffasern. Toray kann nicht mehr beliebig die Preise erhöhen, weil die Kunden wissen, dass es Alternativen gibt.

Zweitens definiert die Massenproduktion von T1200 neu den Entwurfsraum für die nächste Generation von Flugzeugen. Die bestehenden eVTOL-Flugzeuge sind durch die Leistung von T800 eingeschränkt, und die Flächenbelastung und das Strukturgewichtverhältnis sind an ihre Grenzen gestoßen. Wenn die zweite Generation von Flugzeugen, die nach 2030 eingeführt wird, auf der Basis von T1200 entworfen wird, kann man eine aggressivere Hochflächenbelastungsbauweise wählen, die Anzahl der Rotoren reduzieren oder die Batteriekapazität erhöhen.

Dies ist keine Ersetzung der bestehenden Produkte, sondern eine Option für zukünftige Produkte.

Aber hier gibt es eine Lücke, die geschlossen werden muss: Sind die nachgelagerten Prozesse wie Spinnfäden, Öle, Schlichtemittel und Prepregs mitgekommen? Die Fasern sind nur Rohstoffe.

eVTOL-Hersteller kaufen Prepregs. Zhongfu Shenying baut derzeit eine Prepreg-Kapazität in der Shanghai Lingang-Basis auf. Die Formeln und Verfahren für luftfahrtgerechte Bismaleimidharze und Cyanatesterharze müssen jedoch derzeit noch importiert werden.

Der globale Wettbewerb tritt in die Zeit der „parallelen Bahnen“ ein

Toray wird nicht zuschauen.

Ihre Gegenwehr liegt nicht in der T1200-Faser selbst, sondern im Verbundwerkstoff-Ökosystem. Sie bieten eine ganzheitliche Lösung von Fasern über Prepregs bis hin zu Klebefolien und Kernmaterialien, sowie eine 50 Jahre alte Materialdatenbank. Zhongfu Shenyings derzeitiger Vorteil liegt in der Fähigkeit, einzelne Leistungsparameter zu industrialisieren, und in der chinesischen Marktgröße als Testfeld.

Die zukünftige Situation könnte ein Zwei-Spurensystem sein: Toray dominiert die Lieferkette für globale Luftverkehrsstraßenflugzeuge (Boeing, Airbus) und die bestehenden eVTOL-Modelle; Chinas T1200 dringt zunächst in spezielle Anwendungen im Inland (Militär, Notfall, Inselversorgung) und in die nächste Generation von eVTOL-Flugzeugen ein und schließt über den riesigen inländischen Markt die Schleife von „Anwendung - Rückmeldung - Iteration“.

Wo liegt der Wendepunkt? T1200 muss drei Hürden überwinden, um die Niederflughöhenwirtschaft wirklich neu zu gestalten:

Erstens die Kapazitätshürde. Die Produktion muss von Hunderttonnen auf Tausendtonnen gesteigert werden, und die Kosten müssen auf weniger als das 1,5-fache von T800 gesenkt werden.

Zweitens die Zertifizierungshürde. Es muss eine Materialzertifizierung durch die chinesische Zivilflugbehörde CTSOA oder die FAA erfolgen, und es muss eine Datenbank für Designzulässigkeitswerte aufgebaut werden.

Drittens die Verfahrenshürde. Es müssen Niedertemperaturhärtende Prepregs für T1200 entwickelt werden, damit eVTOL-Hersteller nicht teure Autoklaven verwenden müssen und die Prepregs bei Raumtemperatur laminiert werden können. Dies sind keine technischen Probleme, sondern Fragen der Zeit und der Investition.

Im optimistischen Szenario könnten 2028 - 2030 die ersten eVTOL-Bauteile mit T1200 zertifiziert werden, und nach 2030 könnte eine Massenanwendung erfolgen.

Das Schicksal des Materials

Es gibt in der Kohlenstofffaserbranche ein unumstößliches Gesetz: Die Leistungsgrenze eines Materials hängt von der Stärke der Anwendungsanforderungen ab.

T1200 wird massenproduziert, aber die Niederflughöhenwirtschaft verwendet immer noch T800. Dies ist keine technische Verzögerung, sondern eine kommerziell rationale Entscheidung. Zhongfu Shenyings Durchbruch hat die chinesische eVTOL-Industrie versichert, Optionen gegeben und die Preise gedrückt, hat aber die Spielregeln nicht sofort geändert.

Wenn eines Tages eVTOL-Flugzeuge Taifungen durchqueren müssen oder eine Tonne Fracht über fünfhundert Kilometer transportieren müssen, wird T1200 von einer Reserveoption zur Pflichtoption.

Dann wird die heutige Hunderttonnen-Kapazität die zukünftige industrielle Infrastruktur sein. Materialrevolutionen sind nie plötzliche Explosionen, sondern die Bereitstellung von Versorgung, wenn die Nachfrage auftritt.

Bevor das passiert, soll T1200 zuerst in der Raumfahrt, in der Tiefsee und in High-End-Sportausrüstungen seine Zuverlässigkeit beweisen.

Der Himmel der Niederflughöhenwirtschaft wartet noch auf den richtigen Zeitpunkt, um sich zu öffnen.

Dieser Artikel stammt aus dem WeChat-Account „Niederflughöhen-Zukunft“, Autor: Niederflughöhen-Zukunft Low-Altitude Forschungsinstitut. 36Kr hat die Veröffentlichung mit Genehmigung vorgenommen.