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Ceramtec Filigrane, komplexe Bauteile aus Keramik

| Autor / Redakteur: Werner Frick / Dietmar Kuhn

Präzisionsmessungen thermophysikalischer Eigenschaften von Metallschmelzen können im Weltall präziser bestimmt werden, als das auf der Erde der Fall wäre. Für die hohen Temperaturen werden spezielle Probenhalter benötigt, deren Teile vor allem aus Keramik gefertigt werden.

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Bild 1: Probenhalter aus Siliziumnitrid. Solche und ähnliche Bauteile aus Hochleistungskeramik werden von Ceramtec für eine Weltraum-Experimentieranlage gefertigt.
Bild 1: Probenhalter aus Siliziumnitrid. Solche und ähnliche Bauteile aus Hochleistungskeramik werden von Ceramtec für eine Weltraum-Experimentieranlage gefertigt.
(Bild: Ceramtec)

Ceramtec-Produkte sind oft unsichtbar, aber dafür unverzichtbar. Das Unternehmen mit Sitz in Plochingen versorgt seine Kunden von 21 Standorten weltweit mit hochwertigen Keramikprodukten. Diese finden vor allem in der Medizintechnik, im Automobilbau sowie in der Elektronik-, Geräte- und Maschinenbauindustrie, in der Wehrtechnik und in der chemischen Industrie ihre Anwendungen.

Keramikteile für die Schwerelosigkeit

Für die Astrium GmbH, ein Unternehmen der Airbus Defence and Space und das führende europäische Unternehmen in der Raumfahrtindustrie, fertigt Ceramtec filigrane und komplexe keramische Bauteile für Probenhalter an (Bild 1). Mit ihnen werden im Weltraum materialwissenschaftliche Experimente unter den Bedingungen der Schwerelosigkeit analysiert. Die Teile kommen in der Experimentieranlage „Materials Science Lab – Electromagnetic Levitator“ (MSL-EML) zum Einsatz, die im Juli 2014 in das europäische Wissenschaftslabor Columbus auf der ISS integriert wird (Bild 2).

Die Anlage kann auf der Erde nicht erreichbare Präzisionsmessungen bestimmter thermophysikalischer Eigenschaften von chemisch aggressiven Metallschmelzen in einem Temperaturbereich von 400 bis 2.000 °C vornehmen. Damit ist es möglich, die frühen Phasen der Entstehung von Werkstoffgefügen zu analysieren. Ziel solcher Untersuchungen ist es, das Verständnis von Übergangsprozessen, Atomstrukturen und Materialeigenschaften zu erweitern. So können Herstellungsmethoden verfeinert sowie Werkstoffe und Produkte verbessert und neu entwickelt werden.

Hohe Hitzebeständigkeit ist gefragt

Dafür kommen verschiedene Topf- und Käfigprobenhalter aus Siliziumnitrid zum Einsatz. Die Probenhalter werden in eine Spule eingefahren, in der die Metalllegierungsproben unter Schwerelosigkeit schwebend durch elektromagnetische Felder rundherum kontaktfrei fixiert sind. Für die Untersuchungen werden die Proben aufgeschmolzen, im flüssigen Zustand gekühlt und anschließend wieder erstarrt.

Die elektromagnetischen Felder der Spule dürfen nicht durch die elektrische Leitfähigkeit in den Haltern eingesetzter Materialien gestört werden. Zudem muss eine enorme Hitzebeständigkeit der Probenhalter gewährleistet sein. Die verwendete Hochleistungskeramik Siliziumnitrid bringt die notwendigen Materialeigenschaften mit. Sämtliche keramischen Teile der Probenhalter stellt das baden-württembergische Unternehmen Ceramtec her.

* Werner Frick ist Mitarbeiter Vertriebscenter Industriekeramik bei der Ceramtec GmbH in 73207 Plochingen.

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