Anwenderwissen
Stützstrukturen aus Edelstahl ermöglichen Experimente im All
Rostfrei , leicht und schwerelos
An Bord des SpaceX- Cargo-Dragon-Weltraumtransporters , der vor Kurzem vom Kennedy Space Center in Florida zur Internationalen Raumstation ( ISS ) aufgebrochen ist , befinden sich unter anderem drei Experimente der studentischen Kleinsatellitengruppe KSat e . V . der Universität Stuttgart . Unterstützt wurden die Studierenden von einem Team des Fraunhofer- Instituts für Produktionstechnologie IPT in Aachen , das die superleichten und extrem stabilen Stützstrukturen für den Versuchsaufbau designt und gefertigt hat . Mit an Bord : rostfreier Edelstahl .
Der SpaceX-Cargo-Dragon-Weltraumtransporter auf dem Weg zur Raumstation . Fotos ( 2 ): NASA
Mechanische Bauteile wie Kugellager , Kolben oder Pumpen haben eine begrenzte Lebensdauer : Sie verschleißen mit der Zeit und müssen dann erneuert werden . Raumfahrtingenieure stellen solche Verschleißteile vor ein großes Problem , denn im Weltraum lassen sich diese nicht einfach austauschen . Mit drei Experimenten möchte das Stuttgarter Studierendenteam von KSat e . V . in der Schwerelosigkeit testen , wie sich mechanische Bauteile durch den Einsatz sogenannter Ferrofluide optimieren lassen und wie sich dadurch möglicherweise die Lebensdauer der Bauteile
Stefan Gräfe ( rechts ) konstruierte mehrere Bauteildesigns . Neben dem Einhalten der strengen Vorgaben verfolgte er das Ziel , den Nachbearbeitungsaufwand so gering wie möglich zu halten . verlängern lässt . Ferrofluide sind Flüssigkeiten , in denen sich winzige magnetische Partikel befinden .
Drei Experimente In einem der drei Experimente wird ein mit Ferrofluid gelagertes Lageregelungssystem erprobt : Die magnetische Flüssigkeit wird in dem Experiment so durch externe Magnetfelder gelenkt , dass ein Drehmoment erzeugt wird . Bei den anderen beiden Experimenten handelt es sich um einen elektrischen sowie einen thermischen Schalter , bei denen die Ferrofluide einen Stromkreislauf und einen Wärmekreislauf öffnen und schließen . Die Astronautinnen und Astronauten der ISS bauen den Versuchsaufbau in einen Experimentierschrank auf der Raumstation ein , wo er etwa vier Wochen bleiben wird . Der Platz in dem Schrank ist sehr begrenzt : Nur 10 x 10 x 20 Kubikzentimeter groß durfte die Box sein , in der sich die Experimente befinden . Aufgebracht sind die Versuchsaufbauten auf Aluminiumplatten , die mit Gewindestangen im Boden der Box verschraubt sind . Um die Konstruktion zu stabilisieren und die Experimente zu schützen , waren zusätzlich besondere Stützstrukturen notwendig .
Hohe Anforderungen Die Studierenden wandten sich an das Fraunhofer IPT mit der Bitte , vier Strukturbauteile zur Stabilisierung und zum Schutz des Versuchsaufbaus zu konstruieren und zu fertigen . Die Anforderungen waren hoch : Die Strukturbauteile müssen enorm stabil sein , um den starken Vibrationen während des Flugs – besonders während des Starts und der Wiedereintrittsphase in die Erdatmosphäre – zu wider-
18 edelstahl aktuell | Ausgabe 3 | Mai 2023