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弗勞恩霍夫材料與光束技術研究所重點開展CONTIjoin連接技術、類玻璃高分子、材料可成型性及雷電防護系統相關研究；萊布尼茨復合材料研究所則展示了采用定向非連續再生碳纖維增強的熱塑性復合材料飛機窗框技術。
來源：弗勞恩霍夫材料與光束技術研究所、萊布尼茨復合材料研究所
由弗勞恩霍夫鑄造、復合材料與加工技術研究所、弗勞恩霍夫應用研究促進協會表面技術研究所及弗勞恩霍夫材料與光束技術研究所聯合參與的HESTIA項目，周期為2023至2026年，為期三年，全稱為“面向未來零排放飛機的超高效可持續熱塑性纖維增強復合材料機身蒙皮研發項目”。該合作研究項目由德國聯邦經濟事務和氣候行動部資助，核心目標是研發適用于新一代碳中和飛機的輕量化、節能型機身蒙皮技術。
HESTIA是六大聯動合作子項目之一，旨在研發熱塑性復合材料機身結構，以此抵消新型零排放推進系統帶來的額外機身重量。項目通過減輕結構自重、提升生產效率，助力飛機制造與運營環節實現更高的可持續性，其研發技術可滿足規模化生產需求。項目合作方表示，本次開發的激光制造工藝，除航空領域外，還可應用于其他行業的復合材料半成品與零部件生產。
該項目合作單位如下：空中客車運營有限公司（項目牽頭單位）、空客航空結構公司、希爾康普復合材料有限公司、德國航空航天中心、萊布尼茨復合材料研究所。
弗勞恩霍夫材料與光束技術研究所主要圍繞自動化加工與多功能復合材料集成開展三大核心研究；另外兩家弗勞恩霍夫下屬機構則負責其他研究方向，成果同樣服務于HESTIA整體項目。其中，弗勞恩霍夫表面技術研究所主攻類玻璃高分子材料研發，弗勞恩霍夫鑄造、復合材料與加工技術研究所負責激光波長影響對比研究。各項研究聚焦制造工藝與材料利用率，合力為碳中和飛機打造創新技術方案。
CONTIjoin連接技術、自動纖維鋪放工藝與類玻璃高分子
項目重點優化適用于熱塑性多向層合半成品的CONTIjoin連接工藝。該技術此前已應用于清潔航空計劃大型全尺寸演示項目的機身上下蒙皮對接工序，目前正拓展適配更多材料體系，包括各類單向預浸帶與類玻璃高分子材料。類玻璃高分子兼具熱固性樹脂的交聯特性，同時可像熱塑性材料一樣二次加熱、重塑及回收利用。
碳纖維增強聚芳醚酮的傅里葉變換紅外光譜顯示：二極管激光波長下，基體聚合物吸收率低；二氧化碳激光波長下，基體聚合物吸收率高。
傳統鋪層工藝多采用固態激光器或二極管激光器，能量主要被碳纖維吸收；而CONTIjoin工藝利用二氧化碳激光，能量可直接被聚合物基體吸收，有效提升連接工序中的熱過程管控精度。
材料可成型性與集成式雷電防護系統
研究團隊還在探索纖維增強復合材料半成品的新型打孔工藝。打孔工藝可局部切斷碳纖維增強層，提升材料在自動纖維鋪放與熱成型過程中的延展成型能力。傳統機械打孔方式易造成刀具嚴重磨損，因此業內開始研發無接觸式激光打孔替代方案。
膠帶附著力測試表明，網格狀銅涂層與碳纖維/熱塑性基材結合牢固。
第三項研究聚焦集成式雷電防護系統的導電連通性。項目搭建全自動化工藝流程，可實現機身接縫、維修區域銅網層斷口的導電銜接。先對熱塑性復合材料進行激光表面改性處理，再通過熱噴涂工藝附著導電銅層，并加工成網格結構，效果與傳統雷電防護網材料一致。
再生碳纖維窗框技術
位于凱澤斯勞滕的萊布尼茨復合材料研究所（隸屬凱澤斯勞滕工業大學，為非營利復合材料研究機構），依托再生碳纖維熱塑性復合材料，研發省料、節能的飛機窗框生產技術（項目編號：20W2203E）。研究團隊巧用短切纖維特性，充分發揮窗框結構的力學性能。這款創新材料能大幅降低航空零部件生產過程中的碳排放，同時優化材料利用率與輕量化效果。
該窗框原材料由聚芳醚酮長絲和長度50毫米以上的再生碳纖維制成短纖紗線，經研究所自研的浸漬拉伸設備加工為預浸帶，最終形成內部含有定向非連續增強纖維的致密再生碳纖維帶材。這種結構中的纖維可相互滑移，即便制作窗框這類復雜曲面構件，也能保證材料平整無褶皺；同時纖維沿曲面受力方向定向排布，最大化提升結構承載效率。
研究團隊完成熱塑性復合材料飛機窗框拓撲優化及纖維取向建模。
成型后的承載結構可通過注塑包覆實現功能化處理，保障外部載荷高效傳遞至內置結構件。該工藝不僅優化載荷分布，還能顯著提升整體結構的耐用性與可靠性。團隊借助有限元分析優化纖維走向與受力導入結構，后續將制作窗框原型件并開展實物測試，驗證仿真結果與設計方案。
萊布尼茨復合材料研究所合作單位：空中客車運營有限公司、德國航空航天中心、弗勞恩霍夫應用研究促進協會、空客航空結構公司、奧爾巴尼國際公司。