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Dienstag, 7 August, 2018

Mal ist es zu heiß, dann wieder zu kalt: Starke Temperaturschwankungen machen nicht nur uns Menschen zu schaffen. Extreme Hitze oder Kälte verkürzen die Lebensdauer eines technischen Geräts erheblich. Ein Satellit im Orbit ist je nachdem, ob er im Schatten oder im Schein der Sonne fliegt, Temperaturen von unter -150°C bis zu +150°C ausgesetzt. Prof. Markus Czupalla vom FH-Fachbereich Luft- und Raumfahrttechnik und sein Team haben eine neue Methode „Infused Thermal Solutions“ entwickelt, die die Temperatur von betroffenen Raumfahrzeugkomponenten stabilisieren soll. Das Forschungsprojekt wurde jetzt von der DLR Raumfahrtmanagement Challenge beim InnoSpace Masters 2018 ausgezeichnet.

Vereinigung von herkömmlichen Konzepten und modernen Verfahren

Czupalla erklärt den Nutzen der neuen Entwicklung: „Damit kommt es nicht mehr zur Verformung der Bauteile“, erläutert er, „und somit zu einer Verschlechterung der Effizienz.“ Die Gefahr bestehe darin, dass die damit verbundene Leistung dadurch verringert oder die Lebensdauer verkürzt wird.

Die Methode vereint herkömmliche Konzepte mit modernen Fertigungsverfahren wie dem 3D-Druck und der passiven Thermalkontrolle. Die Idee: Wachs wird in die hohle Wand innerhalb eines Satellitenbauteils gefüllt. „Wenn die Art des Wachses und die Menge richtig gewählt sind, bleibt die Temperatur des Bauteils gleich. Das Wachs bindet während des Schmelzprozesses überschüssige Wärme und gibt sie während des Erstarrens, also in kalten Phasen, wieder ab“, sagt der FH-Professor. 

Zwei Jahre Forschungszeit

Mehr als zwei Jahre habe er an dem Projekt gearbeitet, aber schon vorher vermutet, dass Wachs die Lösung des Problems sein könnte. „Wachs wurde bereits genutzt, um beispielsweise die Temperatur von Elektronikboxen in Satelliten zu stabilisieren“, erklärt Prof. Czupalla. Da habe er sich die Frage gestellt, ob dies nicht auch bei anderen Satellitenkomponenten möglich sei. In Zusammenarbeit mit dem FH-Fachbereich Maschinenbau und Mechatronik wurde ein 3D-gedrucktes Satellitenbauteil eines Teleskops als Demonstrator verwendet.

Tests auf der Erde bestätigen bisher, dass die Methode funktioniert

Dass die Methode auch in der Praxis funktioniert, zeigten zunächst einmal Analysen, die nun über Tests verifiziert werden. Zunächst finden diese Tests auf der Erde statt, wo sowohl die Krafteinwirkung während der Startphase wie auch die Schwerelosigkeit und die Hitze und Kälte simuliert werden. „Das „shake and bake“ -Verfahren müssen alle Weltraumkomponenten durchlaufen.“ Erklärte Czupalla.

„Vorabtest haben gezeigt, dass das Verfahren funktioniert“, ergänzt er, „denn die Temperatur bleibt bei rund 18 Grad Celsius konstant.“ Das sah die Jury der DLR Raumfahrtmanagement Challenge offensichtlich genauso, denn das Forschungsprojekt hat beim InnoSpace Masters 2018 die DLR Challenge für Raumfahrtanwendungen gewonnen. (Quelle:idw-online.de)