Seit der Erfindung der Luftfahrt hat es immer auch das Bestreben gegeben, weitere Grenzen auszuloten. Das Fliegen mit Überschallgeschwindigkeit und das Erreichen des Weltraums stellen nur einige der Träume der Menschheit dar, die zur Entwicklung vieler innovativer Technologien geführt haben.
Der Schutz des entsprechenden Fahrzeugs vor den aggressiven Umgebungen und Bedingungen, denen es im Betrieb ausgesetzt ist, ist dabei besonders wichtig. Wärmeschutzsysteme (TPS, Thermal Protection Systems) sind so konzipiert, dass sie die kritische Rolle eines Schutzschildes für darunter befindliche Materialien übernehmen. Hyperschallfahrzeuge und Raumfahrzeuge beim Wiedereintritt in die Atmosphäre sind häufige Anwendungen, bei denen Wärmeschutz erforderlich ist, um die starke Hitze zu bewältigen.
Materialien mit geringer Dichte sind beim Wäremschutz wegen der Kombination aus effektivem Wärmemanagement und optimiertem Kraftstoffverbrauch besonders attraktiv. Flexible Materialien können bei der Konstruktion eines Wärmeschutzes von Vorteil sein, da sie eine geringere Eigenspannung zulassen und helfen, mechanische Probleme im Zusammenhang mit der unterschiedlichen Wärmeausdehnung (WAK) starrer Materialien beim Wärmeschutz zu verringern.
Quartzel®-Fasern in Form von Vliesstoffsubstraten (Schleier, Filz und Nadelfilz) erfüllen diese gewünschten Eigenschaften von Siliziumdioxid SiO2, wie thermische Beständigkeit, Substrat mit geringer Dichte und Flexibilität. Quartzel®-Garne und -Rovings können auch zu einer Vielzahl von 2D-Geweben mit einem Flächengewicht von bis zu 700 g/m² sowie zu 3D-Geweben für spezielle Programme verwoben werden.
Quartzel®-Häckselgut sowie gewebte und nicht gewebte Produkte werden in Wärmeschutzanwendungen oft mit einer Hochtemperatur-Polymer- oder Keramikmatrix kombiniert. Da diese Materialien zusammen als Verbundwerkstoff im Wärmeschutz funktionieren, können sie als ablative Opferschichten konzipiert werden, die das Fahrzeug kühlen, indem sie den Wärmestrom der äußeren Schicht durch die bei der Pyrolysereaktion des ablativen Materials entstehenden Gase vom Fahrzeug wegleiten. Die Umwandlung von Feststoffen in Gase ohne Sauerstoff, auch Pyrolyse genannt, ist eine chemische Umwandlung, die von Natur aus Wärme während der Umwandlung des Materials in Gas absorbiert.
Der Schutz des entsprechenden Fahrzeugs vor den aggressiven Umgebungen und Bedingungen, denen es im Betrieb ausgesetzt ist, ist dabei besonders wichtig. Wärmeschutzsysteme (TPS, Thermal Protection Systems) sind so konzipiert, dass sie die kritische Rolle eines Schutzschildes für darunter befindliche Materialien übernehmen. Hyperschallfahrzeuge und Raumfahrzeuge beim Wiedereintritt in die Atmosphäre sind häufige Anwendungen, bei denen Wärmeschutz erforderlich ist, um die starke Hitze zu bewältigen.
Materialien mit geringer Dichte sind beim Wäremschutz wegen der Kombination aus effektivem Wärmemanagement und optimiertem Kraftstoffverbrauch besonders attraktiv. Flexible Materialien können bei der Konstruktion eines Wärmeschutzes von Vorteil sein, da sie eine geringere Eigenspannung zulassen und helfen, mechanische Probleme im Zusammenhang mit der unterschiedlichen Wärmeausdehnung (WAK) starrer Materialien beim Wärmeschutz zu verringern.
Quartzel®-Fasern in Form von Vliesstoffsubstraten (Schleier, Filz und Nadelfilz) erfüllen diese gewünschten Eigenschaften von Siliziumdioxid SiO2, wie thermische Beständigkeit, Substrat mit geringer Dichte und Flexibilität. Quartzel®-Garne und -Rovings können auch zu einer Vielzahl von 2D-Geweben mit einem Flächengewicht von bis zu 700 g/m² sowie zu 3D-Geweben für spezielle Programme verwoben werden.
Quartzel®-Häckselgut sowie gewebte und nicht gewebte Produkte werden in Wärmeschutzanwendungen oft mit einer Hochtemperatur-Polymer- oder Keramikmatrix kombiniert. Da diese Materialien zusammen als Verbundwerkstoff im Wärmeschutz funktionieren, können sie als ablative Opferschichten konzipiert werden, die das Fahrzeug kühlen, indem sie den Wärmestrom der äußeren Schicht durch die bei der Pyrolysereaktion des ablativen Materials entstehenden Gase vom Fahrzeug wegleiten. Die Umwandlung von Feststoffen in Gase ohne Sauerstoff, auch Pyrolyse genannt, ist eine chemische Umwandlung, die von Natur aus Wärme während der Umwandlung des Materials in Gas absorbiert.
Quarzel-Produkte wurden über Jahre hinweg in vielen Raumfahrt- und Militärprogrammen eingesetzt und sind auch weiterhin ein Material der Wahl in diesem Bereich. Das jüngste Beispiel wurde von Bally Ribbon Mills (BRM, Los Angeles, Kalifornien, USA) in Form eines gewebten 3D-Substrats, das mit organischem Harz infundiert wurde, erfolgreich qualifiziert. Nach der Bearbeitung wird der Verbundwerkstoff als Teil des Hitzeschilds der Orion-Besatzungskapsel verwendet, der sie vor der Hitze schützen soll, die beim Wiedereintritt in die Atmosphäre entsteht. Die Orion-Raumfähre wird Astronauten zum Mond und später zum Mars bringen und sie mithilfe der BRM-Technologie sicher zur Erde zurückbringen. Der erste Testflug der Artemis-Mission mit einer Orion-Kapsel war bereits für Ende 2022 geplant.
*Bildnachweis: Bally Ribbon Mills
