Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTSHochleistungskeramiken bieten eine einzigartige Kombination aus thermischer Stabilität (über 2000 °C), niedriger Dichte und hoher spezifischer Steifigkeit. Durch ihre geringe Dichte im Vergleich zu Superlegierungen ermöglichen Hochleistungskeramiken signifikante Gewichtseinsparungen bei gleichzeitig erhöhter thermischer Leistungsfähigkeit. Faserverstärkte Keramikverbundwerkstoffe (CMC) weisen zudem eine hohe Schadenstoleranz und thermische Schockbeständigkeit auf. Diese Eigenschaften machen sie zu idealen Werkstoffen für thermisch und mechanisch hochbelastete Tragstrukturen und Schutzkomponenten:
- Keramische Hitzeschilde (Thermal Protection Systems, TPS) und Oberflächenbeschichtungen (EBC), die Raumfahrzeuge beim Wiedereintritt in die Atmosphäre und empfindliche Komponenten vor direkter Sonneneinstrahlung schützen
- Heißgasführende Komponenten wie Düseneinsätze oder Brennkammerauskleidungen, die zyklischen thermischen Lasten und korrosiven Medien standhalten (z. B. beim Übergang von -150 °C im Orbit zu >1000 °C bei Triebwerkszündung oder bei häufigem Start-Stopp-Betrieb)
- Tragstrukturen wie Teleskopstrukturen, Spiegel- und Antennenträger, Ausleger oder Solarpanelrahmen, die eine überlegene Steifigkeit bei gleichzeitig hoher Temperatur- und Formbeständigkeit haben. Das ist besonders wichtig für die präzise Ausrichtung und Halterung von Antenne, Messinstrumenten oder optischen Systemen.
Das Fraunhofer IKTS qualifiziert Hochleistungskeramiken und faserverstärkte Keramikverbundwerkstoffe für spezifische Einsatzszenarien in der Luft- und Raumfahrt. Neue Anwendungsfelder erschließen wir durch die gezielte Kombination der strukturellen und funktionellen Werkstoffeigenschaften und dafür notwendigen Multimaterialverarbeitung.
