spaceXCT

Eine der wichtigsten Herausforderungen, um die Akzeptanz moderner oder neuer Materialien zu beschleunigen, ist die systematische Etablierung von Testverfahren, einschließlich Verfahren der zerstörungsfreien Prüfung (ZfP).

Moderne Materialien umfassen zum Beispiel Polymermatrix-Verbundmaterialien (polymer matrix composites, PMC), durch additive Fertigung (additive manufacturing, AM) hergestellte Bauteile und elektrische, elektronische und elektromechanische (EEE) Komponenten.

Um das Potenzial moderner Fertigungstechniken für Weltraumanwendungen erschließen zu können, werden neue Ansätze, sowohl für die Herstellung als auch die ZfP benötigt, um so die Qualität und Zuverlässigkeit von Raumfahrt-Komponenten sicherzustellen.

Moderne ZfP-Verfahren müssen in der Lage sein, interne Defekte im Bauteil in hoher Auflösung zu detektieren, um so eingeschlossene Poren und Risse quantitativ charakterisieren zu können. Leistungsfähige ZfP-Verfahren sollten für verschiedene Produkte und Herstellungsprozesse geeignet sein und gleichzeitig flexibel genug, um eine Bandbreite an verschiedenen Material-, Design- und Test-Standards im gesamten Lebenszyklus des Bauteils erfüllen zu können. Schlussendlich sollen so Produktionszeiten verringert, Kosten minimiert und das Bauteilgewicht reduziert werden.

Inhalte und Zielsetzungen

Im Zuge von spaceXCT werden die Partner FHW, CSEM, AAC und RUAG modernste Röntgenbildgebungs-Technologien (z.B. hochauflösende Röntgencomputertomographie (XCT) und Gitter-Interferometer XCT) einsetzen, um verschiedene Fragestellungen im Zusammenhang mit modernen Materialien in Raumfahrtanwendungen zu bearbeiten. Moderne Fertigungstechniken und neue Werkstoffe sind ein wesentlicher Bestandteil der europäischen Anstrengungen für eine strategische Unabhängigkeit.

Sowohl AM-Bauteile und PMCs als auch EEE-Komponenten haben einen hohen Stellenwert in den ESA-Bemühungen zur Technologie-Harmonisierung. Um die Nachteile von Standard-ZfP-Methoden zu überwinden, werden verschiedene AM-, PMC- und EEE-Komponenten mithilfe modernster Röntgenbildgebungs-Technologien auf interne Defekte untersucht, z.B. in Bezug auf mechanisch induzierte Rissausbreitung und -wachstum.

Das Hauptziel dieses Projektes ist es, die dreidimensionale Defektstruktur sowie -ausbreitung in verschiedenen Materialien zerstörungsfrei zu charakterisieren, um neue ZfP-Protokolle zu etablieren. Die Ergebnisse werden in Form von detaillierten strukturellen Informationen über die Anzahl, Art und Ausbreitung der Schäden dargestellt, die die Auflösung vorhandener Standardverfahren übertreffen.

Erwartete Ergebnisse

Diese gewonnenen Erkenntnisse werden wichtige Informationen über das jeweilige Materialverhalten zur Verbesserung von aktuellen Designkonzepten und Herstellungsparametern liefern. Diese grundlegenden Anstrengungen sind für die Entwicklung und Etablierung von Qualifizierungs- und Zertifizierungsprotokolle für moderne und neue Materialien von großer Bedeutung.

Der übergreifende Ansatz von spaceXCT ergänzt europäische Weltraumaktivitäten und stärkt die Rolle Österreichs als kompetenter Partner im Bereich der Raumfahrt für moderne Fertigungs- und ZfP-Verfahren.

Projektleitung

FH OÖ Forschungs & Entwicklungs GmbH

Projektpartner:innen

• Aerospace & Advanced Composites GmbH
• CSEM SA
• RUAG Space GmbH

FH OÖ Forschungs & Entwicklungs GmbH
FH-Prof. PD DI Dr. Johann Kastner
Stelzhamerstraße 23
A-4600 Wels