Bericht über die Studienfahrt zum DLR

Studienfahrt zum DLR

Am Mittwoch den 23.09.2009 sind wir mit Teilen der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Hentschke zum Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt nach Köln gefahren,um den Bereich Werkstoffforschung zu besichtigen.

Nach der clichébeladenen Begegnung mit dem Pförtner (ein Mitreisender brachte seine Kamera zum Auto zurück und konnte diesen nach kleinerer Zurede davon überzeugen, dass er eben erst vom Gelände kam) und der Begrüßung durch die Prof. Dr. Marion Bartsch und Managing Director Prof. Dr. Reh wurde uns das DLR genauer vorgestellt. Es ist eine Forschungseinrichtung im Helmholtz Forschungsverband mit fast 6000 Angestellten, die über 15 Standorte in Deutschland verteilt sind. Die Forschungsgebiete umfassen dabei sowohl die Bereiche Luft- und Raumfahrt, als auch Verkehr und Energie.

Neben der Entwicklung von Materialien und Techniken für die Raumfahrt können diese mit einer Abschussrampe auch selbst erprobt werden. Andere Technologien für den Flugzeugbau können ebenso im Hause getestet werden, da das DLR gleichzeitig die größte nicht kommerzielle Flugzeugflotte betreibt. In Köln selbst sind 80 Personen angestellt, die zum größten Teil Ingenieure und Naturwissenschaftler, aber auch Techniker sind. Das Institut für Materialforschung ist in die folgenden Bereiche eingeteilt:

• Metallstrukturen & Hybridmaterialien
• experimentelle und numerische Methoden
• faserverstärkte Keramiken
• Hochtemperatur Beschichtungen
• Thermoelektrische Materialien

Bedingt durch die Führungsleiter, die in den Bereichen beschäftigt sind, erhielten wir weitere Einblicke in die zweite und dritte Abteilung:

Die numerischen Berechnungen werden mit der “Finite Elemente” Methode betrieben, die auch im Maschinen- oder Automobilbau ihre Verwendung findet.Große Körper werden dabei in kleine Elemente eingeteilt und anschließend Kraftberechnungen für diese ausgeführt.Das experimentelle Labor ist eine Werkhalle, in denen verschiedene Zug-/Kraftmaschinen die Materialien auf die “Zerreißprobe” stellen. Zudem hat man einVerfahren zum Schweißen entwickelt, bei dem ein Stahlstift durch Umdrehungen zwei Materialien verbindet. Ähnlich wie bei der Herstellung von gefalteten Stahlenwerden die beiden Metalle durch feine Schichten verbunden und verstärkt. Die Verbundstellen sehen bei farblich unterschiedlichen Metallen wie verrührt aus und haltenextremen Belastungen stand.

Der Bereich “faserverstärkte Keramiken” hat eine neue Ausgründung zu vermelden, da sich für das entwickelte Material genügend Interessenten in der Industrie fanden,das DLR aber selbst nicht auf dem Markt aktiv sein darf und will.Bei der entwickelten Keramik handelt es sich um einen Faden von in Querrichtung sprödem Material, das in einem nicht im Detail (Korngröße) erklärten Verfahren mitPulver des gleichen Materials durchdrungen wird. Die Fasern saugen dabei die zermahlene Keramik auf und werden anschließend in die gewünschte Form gewickelt.Nach dem Aushärten in einem Ofen ist das Material wesentlich stabiler als Stahl, da die Fasern mechanische Belastungen abfangen. Dadurch ist es möglich, die Strukturen extremen Belastungen auszusetzen und dabei nur lokale Schädigungen zu erzeugen, da in einem endlichen Abstand ein Bereich zu finden ist, in dem die Faserstruktur unberührt bleibt. Ein weiterer Vorteil für die Raumfahrt ist die Nichtleitfähigkeit, wodurch die Montage einer Antenne in den Hitzeschild vonSpaceshuttles künftig möglich wird und diese während des Wiedereintritts Statusinformationen senden könnten.

Zuletzt wurden uns die thermoelektrischen Elemente gezeigt, die den Seebeck / Peltiereffekt zur Erzeugung von elektrischer Energie nutzen. Genutzt wird dies für sonnenferne Sonden, bei denen Plutonium die Warmseite darstellt. Bei 250 Grad Temperaturdifferenz konnten bisher 500 Watt erzeugt werden. Die Effizienz dieser Bauteile liegt zur Zeit bei 4 Prozent und man ist guter Dinge, dies zu Verdreifachen. Angedacht und auch in Erprobung ist die Ummantelung des Abgastraktesvon Automobilen, womit man die Lichtmaschine entlasten möchte.

Der Besuch war im Gesamten sehr interessant und informativ, da er die Vorlesung „Statistische Mechanik“ mit Wissen über Anwendungen ergänzte. Der Carnot Zyklus spielt beispielsweise bei den Thermoelementen eine wichtige Rolle und kam mehrmals zur Sprache. Ob sich eine weitere Zusammenarbeit ergeben wird, ist noch offen, das Institut zeigte sich aber interessiert.