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Luxemburger Forschungslabor: Schlankheitskur für Weltraumtechnik
Wirtschaft 1 3 Min. 25.01.2021 Aus unserem online-Archiv

Luxemburger Forschungslabor: Schlankheitskur für Weltraumtechnik

Im neuen Labor soll die Technologie zur Industriereife weiterentwickelt werden.

Luxemburger Forschungslabor: Schlankheitskur für Weltraumtechnik

Im neuen Labor soll die Technologie zur Industriereife weiterentwickelt werden.
Foto: Chris Karaba
Wirtschaft 1 3 Min. 25.01.2021 Aus unserem online-Archiv

Luxemburger Forschungslabor: Schlankheitskur für Weltraumtechnik

Thomas KLEIN
Thomas KLEIN
Ein neues Luxemburger Forschungslabor entwickelt Ultraleichtmaterialien. Gerade in der Raumfahrt könnten damit enorme Kosten eingespart werden.

In der Raumfahrt kann man die Komponenten, die ins All geschossen werden müssen, wortwörtlich in Gold aufwiegen. Jedes Kilogramm Ladung kostet zwischen 5.000 und 10.000 Euro. Bevor private Unternehmen wie Elon Musks SpaceX auf den Plan traten und die Effizienz der Starts erhöhten, lagen die Kosten pro Kilogramm sogar eher im Bereich von 50.000 Euro pro Kilo. Jede Gewichtsreduktion kann also schnell Einsparungen in Millionenhöhe mit sich bringen. 

Genau das haben sich das Luxembourg Institute of Science and Technology (LIST) und die Sondermaschinenbaufirma Gradel aus Mondorf vorgenommen. Gestern unterzeichneten das Forschungsinstitut und das Unternehmen eine Partnerschaft, um eine neue Technologie weiterzuentwickeln, die das Gewicht der verwendeten Materialien um bis zu 75 Prozent verringern kann. Die Gewichtsreduktion wird erreicht, indem zur Herstellung der Bauteile keine Metalle verwendet werden, sondern gehärtete Fasern. 

Claude Maack (links), Chef von Gradel, und Thomas Kallstenius, CEO des LIST, unterzeichnen die Kooperationsvereinbarung.
Claude Maack (links), Chef von Gradel, und Thomas Kallstenius, CEO des LIST, unterzeichnen die Kooperationsvereinbarung.
Foto: Chris Karaba

Ausgangsstoffe für die Fasern können dabei unterschiedliche Materialien wie Karbon, Basalt oder auch Hanf sein. Die Fasern werden in einem neuen Verfahren nach einem vorher durch eine Computersimulation exakt bestimmten Bauplan gewickelt. Das kann manuell oder durch einen speziell hierfür umgebauten Industrieroboter geschehen. Das Verfahren kann man sich ein wenig wie eine Hightech-Strickliesel oder einen Webstuhl vorstellen. Die Fasern sind mit einem Harzgemisch durchtränkt und werden nach der Wicklung in einem Ofen gehärtet. 

Durch das Verfahren gewinnt das Objekt besondere mechanische Eigenschaften und wird außergewöhnlich belastbar, so die Projektpartner. Das Herzstück der Technologie sind die Computerprogramme, die genau berechnen, welche Belastungen die fertigen Bauteile später aushalten müssen und wie viel Material deshalb verwendet werden muss. „Die Software sieht nur dort Material vor, wo Lastkräfte wirken, und lässt alles weg, was unnötig ist“, erklärt Claude Maack, der Geschäftsführer von Gradel. Auf diese Weise erzielt das Verfahren die erhofften Einsparungen beim Gewicht. 

Mit dem neuen Verfahren wird nur dort Material verwendet, wo es auch unbedingt benötigt wird.
Mit dem neuen Verfahren wird nur dort Material verwendet, wo es auch unbedingt benötigt wird.
Foto: Chris Karaba

„Intelligente“ Bauteile 

Mithilfe dieses minimalistischen Ansatzes will Maack nicht nur das Gewicht von Weltraumkomponenten verringern. Er erlaubt auch, bestimmte Funktionen in die Bauteile zu integrieren und sie bis zu einem gewissen Grad „intelligent“ zu machen. „Die Komponenten können zum Beispiel so konstruiert werden, dass sie bei Belastungen aus der einen Richtung flexibel und aus der anderen Richtung steif sind“, sagt Maack. Daraus ergebe sich mehr Flexibilität und neue Anwendungsmöglichkeiten für die Ingenieure der Raumfahrtunternehmen. 

In dem gemeinsam betriebenen Labor im Industriegebiet von Oberkerschen wollen die beiden Projektpartner die Technologie nun verfeinern. Während Gradel das entsprechende Wissen zur Verfahrenstechnik einbringt, sollen die Wissenschaftler des LIST, bei dem das neue Luxemburger „Space Resources“-Forschungszentrum angesiedelt ist, bei der richtigen Auswahl und Komposition der verwendeten Materialien helfen. „Wir werden unter anderem die Strukturen der Kompositmaterialien modellieren, um deren mechanische Eigenschaften besser zu verstehen“, sagt Thierry Girot vom LIST, der das gemeinsame Labor leiten wird. 

Das ist auch deshalb wichtig, weil die Materialien im Weltraum besonderen Belastungen mit häufigen Wechseln zwischen extremer Hitze und Kälte ausgesetzt sein werden. Bevor nun erwartet werden kann, dass Weltraumfirmen die neue Technologie in Projekten einsetzen, die oft mehrere hundert Millionen Euro kosten, muss sie erst für den Einsatz im Weltall erprobt und qualifiziert werden. 

Industriereife erreichen 

Ein weiteres Ziel der Zusammenarbeit besteht darin, die Technologie zur Industriereife weiterzuentwickeln. „Derzeit funktioniert das Verfahren auf Laborebene, es ist aber noch kein industrieller Prozess“, sagt Girot. In dem neuen Labor werden nun Methoden getestet, um den Vorgang so zu automatisieren, dass die Komponenten in gleichbleibender Qualität im großen Maßstab hergestellt werden können. Das Interesse aus dem Raumfahrtsektor scheint groß zu sein, denn die industriellen Schwergewichte Thales Alenia Space, Airbus Defence and Space sowie OHB haben bereits Bauteile von den Projektpartnern geordert. 


Wi , Alzingen , Stugalux , Roboter bei der Vermessung im Einsatz , Foto:Guy Jallay/Luxemburger Wort
Der neue Kollege auf dem Bau
Die Firma Stugalux testet einen Roboter auf Luxemburgs Baustellen.

Die ersten im Rahmen der Zusammenarbeit hergestellten Bauteile sind für den Einsatz in Satelliten bestimmt. Aber Maack kann sich vorstellen, dass das Verfahren auch in der Luftfahrtindustrie oder für Autobauer interessant sein könnte, um die Kosten und den Energieverbrauch herunterzufahren. Finanzielle Unterstützung erhält das Projekt vom luxemburgischen Raumfahrtprogramm „Luximpulse“.

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