Extremer Leichtbau in der Raumfahrt: Metallisiertes CFK

Das Fraunhofer IST metallisiert die Antennen aus dem Faserverbundwerkstoff CFK für die »Sentinel-Mission« der ESA.
© Fraunhofer IST, Rainer Meier, BFF Wittmar
Das Fraunhofer IST metallisiert die Antennen aus dem Faserverbundwerkstoff CFK für die »Sentinel-Mission« der ESA.

Herausforderung 

Die Ausgangssituation war, dass erstmalig CFK-Hohlleiter in dieser Dimension (l~ 95 cm, d ~ 3 cm) fehlerfrei metallisiert werden sollten. Die Herausforderungen waren neben der Dimension die komplexe Geometrie (Innenbeschichtung) sowie die Gewährleistung der Haftfestigkeit der Schicht unter stark wechselnden Temperaturen. Ziel war die Verkupferung von Hohlleitern als Flugware für 4 Satelliten (ca. 5000 Stück).

Lösung 

Im Labormaßstab wurden an Probeexemplaren die Prozessparameter (Beizen, Vormetallisieren, Metallisieren) so eingestellt, dass die Anforderungen an Rauheit, Fehlerfreiheit sowie Gleichmäßigkeit erreicht wurden. Danach wurde die technische Anlage errichtet und die Parameter an die veränderten Anforderungen des technischen Betriebes angepasst (Betriebssicherheit, Ökonomie). Die Prozesssicherheit wurde an Originalbauteilen verifiziert. Der Haftmechanismus sowie die Schichtdicke wurden fortlaufend mittels Mikroskopie an Querschliffen sichergestellt und dokumentiert.  

Mehrwert 

Ergebnis war die komplette Fertigstellung der Hohlleiter als Flugware (TRL 9). Zwei der vier Satelliten des Sentinel 1 Programms befinden sich bereits im Orbit. Mit dem erworbenen Know-how wurden weitere Projekte wie DLR-MASCOT oder DLR OCULUS eingeworben. Dieses Verfahren wird in Zukunft eingesetzt, um die Vorteile von CFK (geringes Gewicht, hohe Festigkeit) mit denen von Metallen (elektrische Leitfähigkeit) zu verbinden. 

Einblicke ins Projekt

Querschliff einer metallisierten CFK-Probe.
© Fraunhofer IST
Querschliff einer metallisierten CFK-Probe.
Blick auf die Anlage zur galvanischen Beschichtung von Hohlleitern.
© Fraunhofer IST, Fotograf: Rainer Meier, BFF Wittmar
Blick auf die Anlage zur galvanischen Beschichtung von Hohlleitern.