Leichtbau

Faserverstärkter Kunststoff für den Raketenbau

| Redakteur: Lilli Bähr

Das CFK-Modul mit integrierten faseroptischen Temperatursensoren (weiß) und elektrischen Referenzsensoren (Kupfer).
Das CFK-Modul mit integrierten faseroptischen Temperatursensoren (weiß) und elektrischen Referenzsensoren (Kupfer). (Bild: Andreas Heddergott / TU Muenchen)

Für die 23. Rexus-Raketenmission hat ein Team der TU München ein Nutzlastmodul aus faserverstärktem, thermoplastischem Kunststoff entwickelt. Es soll 40 Prozent leichter sein als herkömmliche Module aus Aluminium.

Wenn die Höhenforschungsrakete des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) bei der 23. Rexus-Raketenmission im März startet, trägt sie ein besonderes Nutzlastmodul: Ein Team des Lehrstuhls für Carbon Composites der Technischen Universität München (TUM) hat ein Modul aus carbonfaserverstärktem, thermoplastischem Kunststoff entwickelt.

Im Vergleich zu den bisher genutzten Modulen aus Aluminium spart das neu entwickelte Nutzlastmodul laut Lehrstuhl nicht nur 40 Prozent Gewicht ein, es bietet auch fertigungstechnisch Vorteile: Anders als faserverstärkte Duroplaste, die bereits in der Luftfahrt eingesetzt werden, muss das Modul nach der Herstellung nicht erst in einem Autoklaven bei hohen Temperaturen aushärten.

Anwendertreff Leichtbau Leichtbau spart Ressourcen und Gewicht ein und spielt längst nicht mehr nur in der Automobilindustrie eine wichtige Rolle. Wie Konstruktionen leicht aber dennoch stabil werden und welchen Nutzen das bringt, erklärt der Anwendertreff Leichtbau .
Mehr Informationen: Anwendertreff Leichtbau

Bauteil wie aus einem Guss

Im Wesentlichen ist das Nutzlastmodul ein zylindrisches Rohr. An den Enden sind Lasteinleitungsringe integriert. Über sie werden die einzelnen Module miteinander verschraubt. Weil Ring und Zylinder aus demselben thermoplastischen Kunststoff bestehen, können die Verstärkungsfasern beim Aufbau des Zylinders direkt mit den Ringen verschweißt werden.

Ralf Engelhardt, Mitarbeiter am Lehrstuhl für Carbon Composites, erläutert: „Durch das Verschmelzen erhalten wir ein Bauteil wie aus einem Guss, ohne Klebestellen oder Verschraubungen. Das spart Zeit, Gewicht und Geld.“

Faseroptische Temperatursensoren integriert

Die Fasern zum Aufbau des Zylinders sind in Polyetheretherketon (PEEK) eingebettet. Wickeln und Aufschmelzen erfolgen automatisiert. Sensoren und ihre Anschlüsse können dabei direkt in das Material eingebaut werden.

In Kooperation mit dem Lehrstuhl für Messsystem- und Sensortechnik der TUM integrierte das Team faseroptische Temperatursensoren, die ein Messgerät ausliest. Während des Fluges können sie damit die thermische Belastung des Nutzlastmoduls in verschiedenen Tiefen des Materials direkt messen.

„Da die optischen Fasern sehr klein sind, ist ihr Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften des Moduls sehr gering“, sagt Engelhardt. „Die direkte Integration in das Laminat während der Fertigung eröffnet aber noch viel mehr Möglichkeiten: Neben der Temperaturüberwachung wären auch Dehnungsmessungen denkbar. Damit wäre ein Echtzeit-Monitoring der Belastung des Moduls denkbar.“

Der Rexus-Launch vom vergangenen Jahr ist in folgendem Video zu sehen:

Mehr Informationen:

Das CFK-Modul mit integrierten Sensoren und Messsystem ist Teil der Rexus-Mission XXIII. Das Rexus-Programm ermöglicht es Universitäten aus ganz Europa, Experimente auf Höhenforschungsraketen in Kiruna, Schweden, durchzuführen und wird im Rahmen eines bilateralen Abkommens zwischen DLR und dem Swedish National Space Board realisiert.

Komplettes Raketentriebwerk aus dem 3D-Drucker

3D-Druck

Komplettes Raketentriebwerk aus dem 3D-Drucker

20.02.19 - Die ESA hat ein Raketentriebwerk komplett aus dem 3D-Drucker hergestellt, das das DLR jetzt erfolgreich getestet hat. Der 3D-Druck könnte die Raumfahrt enorm beschleunigen. lesen

Kommentare werden geladen....

Kommentar zu diesem Artikel abgeben

Der Kommentar wird durch einen Redakteur geprüft und in Kürze freigeschaltet.

Anonym mitdiskutieren oder einloggen Anmelden

Avatar
Zur Wahrung unserer Interessen speichern wir zusätzlich zu den o.g. Informationen die IP-Adresse. Dies dient ausschließlich dem Zweck, dass Sie als Urheber des Kommentars identifiziert werden können. Rechtliche Grundlage ist die Wahrung berechtigter Interessen gem. Art 6 Abs 1 lit. f) DSGVO.
  1. Avatar
    Avatar
    Bearbeitet von am
    Bearbeitet von am
    1. Avatar
      Avatar
      Bearbeitet von am
      Bearbeitet von am

Kommentare werden geladen....

Kommentar melden

Melden Sie diesen Kommentar, wenn dieser nicht den Richtlinien entspricht.

Kommentar Freigeben

Der untenstehende Text wird an den Kommentator gesendet, falls dieser eine Email-hinterlegt hat.

Freigabe entfernen

Der untenstehende Text wird an den Kommentator gesendet, falls dieser eine Email-hinterlegt hat.

copyright

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Infos finden Sie unter www.mycontentfactory.de (ID: 45790014 / Werkstoffe)