kth.sePublications
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Tillverkningsmässiga utmaningar och lösningar för elektrifiering av flygplan
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Production engineering.
2025 (Swedish)Independent thesis Basic level (degree of Bachelor), 10 credits / 15 HE creditsStudent thesisAlternative title
Manufacturing Challenges and Solutions for Aircraft Electrification (English)
Abstract [en]

The electrification of aviation is seen as an important opportunity to reduce greenhouse gas emissions and contribute to the achievement of global sustainability goals. In the long term, electric aviation could enable emission-free and quieter air travel, which would not only reduce the climate impact of aviation but also improve air quality and reduce noise pollution in areas surrounding airports. Despite these potential benefits, the technology presents significant technical and manufacturing challenges that must be overcome for electric aircraft to become a competitive and sustainable alternative to today’s conventional aviation.

This study focuses on how electric aircraft are affected by the low energy density and high weight of current battery technology, particularly in relation to design and manufacturing. Through a literature review and a case study in the form of an interview with Professor Malin Åkermo, the report investigates which technical solutions currently exist to address these challenges. The literature clearly shows that energy density and weight are key factors influencing everything from range to structural design and safety. The low energy density of today’s lithium-ion batteries means that electric aircraft must carry a significant mass throughout the entire flight, which places entirely new demands on material selection and structural reinforcement compared to conventional aircraft.

The results show that lightweight materials such as carbon fiber composites and sandwich structures are promising alternatives for achieving sufficient performance in electric aviation. These materials enable high strength and stiffness relative to low weight, which is essential for compensating for the mass of the batteries. It is also noted that the environmental benefits of electric aircraft must be evaluated from a life cycle perspective, as the production phase may account for significant climate impact if recycling and energy sourcing are not managed sustainably. The interview with Åkermo reinforces the view that new materials alone are not enough — what is needed is a holistic approach where design, certification, manufacturing, and reuse are integrated. According to Åkermo, there is considerable untapped potential in today’s materials technology, but in order for this to be realized, regulatory frameworks must also evolve in step with technological development.

The conclusion is that the future of electric aircraft depends on technological breakthroughs in battery technology, intelligent lightweight structures, and integrated system solutions — along with joint efforts by industry and authorities to develop new methods for certification and sustainable manufacturing. The study concludes with suggestions for further research into alternative fuels, recycling methods, and new types of structural battery materials that combine load-bearing capacity with energy storage.

Abstract [sv]

Elektrifiering av flygplan ses som en möjlighet för att minska utsläppen av växthusgaser och bidra till att uppnå de globala hållbarhetsmålen. Elflyget kan på sikt möjliggöra utsläppsfria och tystare flygresor, vilket inte bara skulle minska flygets klimatpåverkan utan även förbättra luftkvaliteten och reducera buller i områden kring flygplatser. Trots dessa potentiella fördelar medför tekniken omfattande tekniska och tillverkningsmässiga utmaningar som måste övervinnas för att elflyg ska kunna bli ett konkurrenskraftigt och hållbart alternativ till dagens konventionella flyg.

Denna studie fokuserar på hur elflygplan påverkas av den låga energitätheten och höga vikten hos dagens batteriteknik, särskilt i relation till konstruktion och tillverkning. Genom en litteraturstudie och en fallstudie i form av en intervju med professor Malin Åkermo undersöks vilka tekniska lösningar som i dagsläget finns för att hantera dessa utmaningar. Litteraturen visar tydligt att energitäthet och vikt är centrala faktorer som påverkar allt från räckvidd till strukturell design och säkerhet. Den låga energitätheten i dagens litiumjonbatterier innebär att elflygplan måste bära en betydande massa under hela flygningen, vilket ställer helt nya krav på materialval och strukturell förstärkning jämfört med konventionella flygplan.

Resultatet visar att lättviktsmaterial såsom kolfiberkompositer och sandwichstrukturer är lovande alternativ för att kunna uppnå tillräcklig prestanda i elflyg. Dessa material möjliggör hög hållfasthet och styvhet i förhållande till låg vikt, vilket är avgörande för att kompensera för batteriernas massa. Det konstateras även att miljönyttan med elflygplan måste analyseras ur ett livscykelperspektiv, där produktionsfasen kan stå för en betydande klimatpåverkan om inte återvinning och energiförsörjning hanteras hållbart. Intervjun med Åkermo förstärker bilden av att det inte räcker med nya material – det krävs ett helhetstänk där design, certifiering, tillverkning och återanvändning samverkar. Enligt Åkermo finns det stor outnyttjad potential i dagens materialteknik, men för att denna ska kunna realiseras krävs också att regelverken utvecklas i takt med tekniken.

Slutsatsen är att elflygplanens framtid hänger på tekniska genombrott inom batteriteknologi, smarta lättviktskonstruktioner och integrerade systemlösningar, samt på att industrin och myndigheter tillsammans utvecklar nya metoder för certifiering och hållbar tillverkning. Studien avslutas med förslag på vidare forskning kring bland annat alternativa bränslen, återvinningsmetoder och nya typer av strukturella batterimaterial som kombinerar bärighet och energilagring.

Place, publisher, year, edition, pages
2025. , p. 20
Series
TRITA-ITM-EX ; 2025:215
National Category
Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-365994OAI: oai:DiVA.org:kth-365994DiVA, id: diva2:1980834
Subject / course
Production Engineering
Educational program
Master of Science in Engineering - Mechanical Engineering
Supervisors
Examiners
Available from: 2025-07-02 Created: 2025-07-02

Open Access in DiVA

fulltext(16254 kB)831 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 16254 kBChecksum SHA-512
8c429175bb50019f76bb9900bf7536d52ac418b871ceb6cfb509a3584d878fb0097e1884194d46d61ab7072b0e33b31347ab2f336cffe0133418e2865f25fcf0
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Production engineering
Engineering and Technology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 831 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 88 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf