Forscher des Fraunhofer IISB in Erlangen belegen bei den diesjährigen INNOspace Masters den 3. Platz in der DLR-Challenge

Hochtemperaturschutzschichten für die Raumfahrt

Press Release / 04. November 2020

Dr.-Ing. Christian Reimann und M.Sc. Kevin Schuck vom Fraunhofer IISB in Erlangen belegten den 3. Platz bei der diesjährigen DLR-Challenge des INNOspace-Masters-Wettbewerbs. Prämiert wurde ihre Idee, einfache und kostengünstige Hochtemperaturschutzschichten auf Kohlenstoffkomposit-Werkstoffen für Luft- und Raumfahrtanwendungen herzustellen.

© Anja Grabinger / Fraunhofer IISB
Dr.-Ing. Christian Reimann (links) und M.Sc. Kevin Schuck (rechts), Gewinner des 3. Platzes der DLR Challenge des diesjährigen 'INNOspace Masters'-Wettbewerb.

Dr.-Ing. Christian Reimann und Kevin Schuck vom Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie IISB in Erlangen wurden für ihre Idee zur Herstellung innovativer Hochtemperaturschutzschichten ausgezeichnet. Herzstück ist dabei die am IISB entwickelte Sprühbeschichtungstechnologie. Diese Technologie ermöglicht es, Bauteile für Luft- und Raumfahrtanwendungen mit ultrahochtemperatur­beständigen Schutzschichten zu versehen.

Die INNOspace Masters zeichnen jährlich innovative Ideen und Konzepte für den Transfer von Technologien, Diensten und Anwendungen von der Raumfahrt in andere Branchen – und umgekehrt – aus. Durch die Prämierung bei der DLR-Challenge erhalten die Erlanger Forscher jetzt Zugang zu weltweiten Wissenschafts­netzwerken. Ebenso ist mit dem 3. Platz eine Förderung für die Durchführung ihres zweijährigen Forschungsprojektes HOSSA verbunden. Ziel ist es, die innovative Idee gemeinsam mit Partnern aus der Raumfahrtindustrie in die praktische Anwendung zu bringen.

Generell verwendet man in der Luft- und Raumfahrt Kohlenstofffaser-Komposit­bauteile in Triebwerken, Antrieben und Thermalschutzstrukturen. Bei Betriebs­temperaturen von mehr als 1700 °C kommt es allerdings zur aktiven Oxidation und zur Zerstörung der Werkstoffe durch Partikelablation sowie Abplatzungen. Der bisherige Einsatz dieser Werkstoffe ist daher limitiert auf Anwendungen mit niedrigeren Temperaturen, was notwendigerweise auch geringere Verbrennungstemperaturen bedingt. Damit gehen jedoch niedrigere Wirkungsgrade für Triebwerke und Antriebe einher. Mit der am Fraunhofer IISB entwickelten Technologie ist es nun möglich, die betroffenen Kohlenstoffbauteile auf eine einfache und kostengünstige Art und Weise mit hochtemperaturbeständigen Oxidationsschutzschichten zu versehen. Dadurch können die Triebwerke und Antriebe bei höheren Temperaturen und damit bei höheren Wirkungsgrad betrieben werden.

Die Beschichtungstechnologie bringt aber noch weitere Potentiale mit sich: Raumflugkörper werden beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre hohen Thermo­spannungen und Vibrationsleistungen ausgesetzt. Mit dieser speziellen Beschichtungstechnologie lassen sich die Expositionszeiten von Raumflugkörpern verlängern. Dadurch kann das Risiko einer Zerstörung des Raumflugkörpers beim Wiedereintritt minimiert werden und die Wahrscheinlichkeit steigt, dass der Raumflugkörper sicher auf die Erde zurückgelangt.