Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik ISTIm Geschäftsfeld »Luft- und Raumfahrt« werden Verfahren und Schichten für Sonderwerkstoffe wie zum Beispiel Leichtbauwerkstoffe entwickelt, für die es oft noch keine etablierten Beschichtungsverfahren gibt. Anwendungen in der Luftfahrt betreffen überwiegend Verschleiß- und Korrosionsschutz, in der Raumfahrt spielen in erster Linie optische und elektrische Funktionsschichten eine Rolle.
Im Rahmen von öffentlichen Projekten und Industrieprojekten werden die Beschichtungsprozesse und Schichteigenschaften mittels Galvanotechnik, Vakuumtechnik oder Plasmadiffusionsverfahren an die gewünschten Erfordernisse angepasst und Anlagen im Labor-, Pilot- und Fertigungsmaßstab konzipiert.
Wir transferieren unsere Entwicklungen in die Praxis und bieten unseren Kunden und Partnern:
Metallisierung von Materialien
- CFK, GFK
- Leichtmetalle, wie z. B. Titan oder Magnesium
- Polymere
- Keramiken
Schichten für Reibungsminderung und Verschleißschutz
- Erosionsschutzschichten
- SICON®
- Trockenschmierstoffschichten
- Hartchrom, chemisch Nickel
Herstellung präzisionsoptischer Komponenten
- Superbreitband-Strahlteiler mit geringem Wellenfrontfehler
- Bandpassfilter auf 2D- und 3D-Komponenten, z. B. Linsen
- Abscheidung schwarzer Schichten
Qualitätssicherung und Dokumentation
- Schichtanalytik und Charakterisierung
- Prüfverfahren und produktspezifische Qualitätskontrollen, z. B. Verschleißmessung an beliebigen Bauteilen
Herausforderungen in der Luftfahrt
Mit dem Ziel, den Treibstoffverbrauch der Flugzeuge und damit den CO2-Ausstoß am Himmel zu senken, ist vor allem die Gewichtsreduzierung ein bedeutendes Thema in der Luftfahrt. Waren früher noch Stahl und Aluminium die beherrschenden Werkstoffe im Flugzeug, so werden diese mehr und mehr durch Carbonfaser verstärkte Kunststoffe (CFK) ersetzt, ein extrem leichtes und mechanisch belastbares Material. Darüber hinaus werden auch metallische Leichtgewichte wie Magnesium oder Titan im Flugzeugbau verwendet. In beiden Fällen ist jedoch vor ihrer Verwendung eine Beschichtung notwendig.
Ein zweiter Ansatzpunkt, um Treibstoff zu sparen, ist die Optimierung von Flugzeugturbinen. Höhere Verbrennungstemperaturen des Treibstoffs machen die Turbinen effizienter, jedoch werden dadurch bestimmte Bauteile sehr stark thermisch belastet. Hochtemperaturschutzschichten liefern hier wichtige Lösungsansätze.
Neben dem Senken des Treibstoffverbrauchs spielt auch die ständige und zuverlässige Überwachung der Steuereinheiten eine große Rolle. Die immer komplexeren Steuerungen arbeiten heute mehr und mehr auf Basis elektrischer oder elektromechanischer Systeme und ersetzen die elektrohydraulischen Aktuatoren. Dünnschichtsensoren, wie sie am Fraunhofer IST entwickelt werden, können hier helfen.
Herausforderungen in der Raumfahrt
In der Raumfahrt spielen neben dem Gewicht, welches sich direkt auf die wirtschaftlich nutzbare »Payload« auswirkt, auch die mechanischen Anforderungen eine große Rolle. Extreme mechanische Belastungen treten insbesondere beim Start einer Rakete auf. Einige Arbeitsfunktionen wie z. B. das Ausfahren der Solarsegel für die Energieversorgung, sind zwar nur ein einziges Mal erforderlich, müssen dafür aber mit absoluter Zuverlässigkeit funktionieren. Ausfälle haben in der Regel katastrophale Folgen und sind im Weltraum auch nicht mehr zu beheben. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, sind in vielen Bereichen außergewöhnliche Hochleistungsmaterialien erforderlich.
Daneben werden in der Raumfahrt optische Komponenten immer wichtiger. Hier gibt es eine steigende Nachfrage nach hochpräzisen Beschichtungen auf großen Flächen, z. B. für Spiegel oder Spezialfilter.
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