Kommerzielle und internationale Aktivitäten im Weltall erleben einen Boom, in dessen Zuge mit dem Starship-Programm von SpaceX und dem Ariane-6-Programm der Europäischen Weltraumorganisation ESA weitere Raumfahrzeuge in die Umlaufbahn unseres Planeten starten.

Diese neue Ära raumfahrtlicher Aktivität wird getrieben von neu entwickelten Technologien und von neuen Materialanwendungen, unter anderem einer auffälligen Zunahme der Nutzung von Kohlefasern, deren Festigkeit-zu-Gewicht-Verhältnis sehr vorteilhaft ist. Diese Innovation eröffnet ein geschäftliches Potenzial für vermehrte Raketenstarts.

Mit über 40 Jahren in Design und Fertigung spezieller kohlefaserverstärkter Polymeranwendungen (CFK) beobachtet Pronexos nun eine starke Zunahme der Nachfrage nach Kohlefaserlösungen für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, insbesondere im Bereich der Druckbehälter.

Vera Krijgsman, Technische Projektleiterin bei Pronexos, erläutert die Chancen. „Die kohlefaserverstärkte Struktur bietet ein sehr günstiges Festigkeit/Steifigkeit/Gewicht-Verhältnis, daher können die Druckbehälter leichter sein, was beim Raumfahrzeug viel Treibstoff einspart“, sagt sie. „CFK-Druckbehälter sind hocheffizient, denn sie halten sehr lange, sind chemikalienbeständig, durchlässig für Röntgenstrahlen und nicht von Wärmeausdehnung betroffen. Darüber hinaus sind CFK-Druckbehälter beständig gegenüber extremen Drücken und Temperaturen: die Betriebsdrücke dieser Behälter liegen typischerweise zwischen 350 bar und 700 bar, und sie lassen sich im Temperaturbereich zwischen -100 °C und 100 °C einsetzen.“

CFK-Druckbehälter der Typen III und IV von Pronexos

Pronexos kann Druckbehälter der Typen III und IV aus CFK herstellen. Die beiden Typen unterscheiden sich folgendermaßen:

• Druckbehälter des Typs III bestehen aus Kohlefasern mit einem innenliegenden Stahl- oder Aluminiumbehälter, so dass die äußere Kohlefaserhülle die Last absorbiert.
• Druckbehälter des Typs IV bestehen komplett aus Kohlefasern mit einer Innenauskleidung aus Polyamid oder Polyethylen, wodurch diese Behälter deutlich leichter und fester sind.

Für Druckbehälter des Typs III wird ein vorgeformtes Metallprodukt verwendet, das durch Warmverformung im Fließdrückverfahren gefertigt wird. Für die Kleinserienfertigung wird die Innenmontage des Druckbehälters mitunter im Elektronenstrahlschweißverfahren durchgeführt.

Für Druckbehälter des Typs IV wird hochdichtes Polyethylen (HDP) oder Polyamid (PA) verwendet. Die Längsnähte werden im Spiegelschweißverfahren gefertigt. Beim Spiegelschweißen muss kein Schweißzusatz verwendet werden; das Schweißen erfolgt durch Erhitzen und anschließendes Aufeinanderpressen der Kontaktflächen.

Hier erfahren Sie mehr über die Aktivitäten von Pronexos mit Druckbehältern und über CFK als zukunftsweisenden Werkstoff für die Luft- und Raumfahrtbranche.