Können igus-Polymere im Weltraum bestehen?

Florian Schiller | 18. März 2022

Das Weltall ist seit jeher ein faszinierendes Ort, den die Menschheit seit vielen Jahren erforscht. Alle Maschinen und Materialien, die „dort oben“ zum Einsatz kommen, haben mit extremen Bedingungen zu kämpfen. Neben extremen Temperaturschwankungen, unfassbaren Entfernungen und kosmischer Strahlung herrscht im Weltraum außerdem ein Vakuum.

Zwei wichtige Herausforderungen werden in diesem Blog besprochen:

Vakuum

Die Frage, ob ein Werkstoff im Vakuum verwendbar ist, läuft in den meisten Fällen auf die Frage des Ausgasungsverhaltens hinaus. Die meisten Materialien nehmen in irgendeiner Form Feuchtigkeit auf, je nach Kunststoff variiert dies. Diese Feuchtigkeit kann aus Flüssigkeiten stammen oder aus der Luft: Wird diese, etwa bei der Aufbewahrung, aufgenommen, kann sie im Vakuum erneut freigesetzt werden und beeinträchtigt die Qualität des Vakuums bzw. die Umgebung. Daher sollten für den Einsatz hier bevorzugt iglidur Werkstoffe gewählt werden, die eine besonders geringe Feuchtigkeitsaufnahme aufweisen. Wir empfehlen hier unser iglidur X, dass auch im Vakuum fast uneingeschränkt einsetzbar ist.

Um dies auch wissenschaftlich nachzuweisen haben wir iglidur X einem Ausgasungstest gemäß ASTM E595 unterzogen.

Der Versuch wurde in einem Vakuum von 5 x 10-5 Torr für 24 Stunden bei 125°C durchgeführt. Anschließend wurde der TML (total mass lost), CVCM (collected volatile condensable material) und WVR (water vapor recovered) gemessen.

  • Iglidur X kommt dabei auf einen TML von 0,1 % und liegt damit deutlich unter dem Grenzwert für Materialen in der Raumfahrt (1,0 %).
  • Mit einem CVCM von <0,01 % liegt iglidur X ebenfalls deutlich unter dem Schwellenwert von 0,1 %.
  • Der WVR liegt bei 0,08 %.

Das sind hervorragende Ergebnisse, die iglidur X für den Einsatz im Vakuum empfehlen.

Temperatur

Die Wetterbedingungen im Weltall sind in jeder Hinsicht extrem. Schon im Sonnensystem – und sogar im Erdorbit – sind Satelliten starken Temperaturschwankungen ausgesetzt, je nachdem ob sie von der Sonne angestrahlt werden oder sich im Schatten befinden. Die Temperatur kann sogar auf bis zu -270°C absinken, was nur 3°C über dem absoluten Nullpunkt liegt. Diese Temperatur wird in den Satelliten, Sonden, etc. jedoch nicht erreicht, da zum einen Umhausungen für eine Isolation sorgen und zum anderen auf sonnenzugewandten Seiten auch höhere Temperaturen herrschen können.

Für den Bau von Maschinen, die im Weltall zum Einsatz kommen, werden also Materialien benötigt, die extreme Temperaturen überstehen können.

Das ist ein weiterer Grund für den Einsatz von iglidur X: Gemäß igus Katalog ist das Material für eine obere Anwendungstemperatur von +315°C und eine untere Anwendungstemperatur von -100°C zugelassen. Damit ist iglidur X ein absoluter Temperaturspezialist.

Um das Material unter Bedingungen zu testen, die dem Weltraum ähnlich sind, wurde ein Testaufbau gemacht: Dabei wurden iglidur X Gleitlager in eine Baugruppe verbaut, um diese anschließend in flüssigem Stickstoff zu bewegt. Flüssiger Stickstoff ist eine kryogene Flüssigkeit mit einer Temperatur von -198°C. Auch unter diesem extremen Einfluss hat das Lager problemlos funktioniert und keine besondere Veränderung aufgezeigt.  

Jedoch wurden unter solchen Bedingungen bisher keine Dauertests durchgeführt, sodass diese Informationen nicht in den Katalog einfließen können.

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Artikel Schlagwörter:

Aerospace iglidur kryogen Vakuum Weltraum

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