弗勞恩霍夫鑄造、復合材料與加工研究所（IGCV）、弗勞恩霍夫制造技術與先進材料研究所（IFAM）與弗勞恩霍夫材料與光束技術研究所（IWS）參與了為期三年（2023—2026）的赫斯提亞（HESTIA）項目：面向未來零排放飛機的熱塑性纖維增強復合材料超高效可持續機身殼體。該合作研究項目由德國聯邦經濟事務與氣候行動部（BMWK）資助，致力于為新一代氣候中和飛機開發輕量化、資源高效型機身殼體技術。 

作為六個互聯合作項目之一，赫斯提亞項目旨在開發熱塑性復合材料（TPC）機身結構，以抵消新型零排放推進系統帶來的額外重量。通過降低結構重量并提高制造效率，項目旨在支持更可持續的飛機生產與運行。項目開發的技術將支持可規模化制造。

項目合作方指出，正在開發的激光制造方法也可適配航空航天以外其他工業領域的復合材料半成品與零部件。項目中，合作單位包括：空客運營有限公司（項目牽頭單位）、空客結構件公司、希爾康普有限公司、德國航空航天中心、萊布尼茨復合材料研究所。

弗勞恩霍夫IWS重點推進三大核心研究方向：自動化加工、多功能復合材料集成；弗勞恩霍夫IGCV與IFAM則專注于其他研究主題，為赫斯提亞整體項目提供部分支撐。例如，IFAM負責開發玻璃態聚合物（vitrimers），IGCV則參與激光波長影響的對比研究。上述工作均為氣候中和飛機提供創新解決方案，重點圍繞制造技術與材料效率。

連續連接工藝、自動纖維鋪放與玻璃態聚合物項目的一個重點是進一步開發連續連接（CONTIjoin）工藝，用于熱塑性多向層壓板半成品的連接。該工藝已在清潔航空MFFD項目的機身上下殼體右側連接中得到驗證，目前正適配更多材料體系，包括各類單向（UD）膠帶以及玻璃態聚合物。此類聚合物兼具熱固性材料的交聯特性與熱塑性材料的可再加熱、再成型、可回收特性。

含碳纖維的LM-PAEK紅外光譜顯示二氧化碳激光吸收特性 含與不含碳纖維增強的高性能熱塑性聚合物紅外光譜顯示，基體聚合物在二極管激光波長下吸收較低，在二氧化碳激光波長下吸收較高。

與主要依靠碳纖維吸收固體激光器或二極管激光的傳統鋪放系統不同，連續連接工藝采用可直接被聚合物基體吸收的二氧化碳激光輻射。據稱，這可在連接過程中實現更優的熱過程控制。

成型性與集成式雷電防護系統赫斯提亞項目研究人員同時探索纖維增強復合材料半成品的新型穿孔方法。穿孔用于局部中斷碳纖維增強，以提升自動纖維鋪放（AFP）與熱成型過程中的成型性。現有機械穿孔方法易造成顯著的刀具磨損，因此研究方向轉向非接觸式激光替代方案。

膠帶測試表明銅網格涂層與碳纖維/熱塑性基體的結合性能 膠帶測試驗證網格狀銅涂層在碳纖維/熱塑性基體上具有優異結合力。

第三個研究方向面向集成式雷電防護系統（LSP）的電連續性。項目正在開發一套自動化工藝鏈，可實現機身連接部位或修復區域銅網層不連續處的電橋接。在對熱塑性復合材料進行激光表面功能化后，采用熱噴涂工藝施加導電銅層，并將其構造為與傳統雷電防護網材料類似的網格結構。 

萊布尼茨復合材料研究所的回收碳纖維窗框另一家合作單位是萊布尼茨復合材料研究所（IVW，凱撒斯勞滕），即凱撒斯勞滕工業大學下屬非營利復合材料研究所。該所正使用回收碳纖維（rCF）熱塑性復合材料，面向飛機窗框開展材料與能源高效化制造研究（項目資助號：20W2203E）。研究充分利用短切纖維的特性，以最優發揮窗框結構的力學性能。該創新材料的應用在飛機零部件生產中具備顯著的二氧化碳減排潛力，同時提升材料效率與輕量化水平。

窗框的原材料為短切纖維紗線，由聚芳醚酮（PAEK）長絲與長度大于50毫米的回收碳纖維組成。萊布尼茨復合材料研究所通過自主研發的浸漬與拉伸單元將其制成帶材，最終得到密實化的回收碳纖維帶材，內部含定向、非連續增強纖維。該微觀結構可通過纖維滑移實現無波紋鋪放，即使制造窗框等復雜曲面幾何構件亦可實現，同時沿曲面載荷路徑定向可最大化結構效率。

熱塑性復合材料窗框的優化纖維取向建模面向熱塑性復合材料（TPC）飛機窗框的拓撲優化纖維取向建模。 

隨后可通過包覆成型對承載結構進行功能化，確保外部載荷向結構嵌件的最優傳遞。這不僅可提升載荷分布，還能顯著提升整體結構的耐久性與可靠性。項目采用有限元建模（FEM）優化纖維路徑與力傳導幾何形狀，隨后制造窗框原型并開展物理測試，以驗證仿真與設計結果。其合作單位包括：空客運營有限公司、德國航空航天中心、弗勞恩霍夫應用研究促進協會、空客結構件有限公司、奧爾巴尼國際公司。

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