Die Arbeiten wurden ihm Rahmen des ASAP Programms der FFG durchgeführt und sind mit Mitteln des Bundes gefördert worden.

Im Zuge des Projekts SpaceNDT werden, fortschrittliche Technologien der zerstörungsfreien Prüfung (NDT) kombiniert, z.B. Mikrocomputertomographie (XCT), Phasenkontrast-Röntgenbildgebung (DPC), Aktive Thermographie (IRT) und Digitale Shearographie (DS), um das Materialverhalten während der thermo-mechanischen Belastung von fortschrittlichen Materialien, die in Raumfahrtanwendungen eingesetzt werden, zu untersuchen. Die Hauptziele des Konsortialführers FH OÖ Forschungs & Entwicklungs GmbH und der Konsortialpartner Aerospace & Advanced Composites GmbH, Peak Technology GmbH und FOTEC Forschungs- und Technologietransfer GmbH sind die Erstellung von Defektkatalogen für Polymermatrix-Verbundwerkstoffe (PMC), Multimaterial- und additiv hergestellte (AM) Teile und die Vorhersage des Einflusses von Defekten auf die Ermüdungslebensdauer mit Hilfe von FEA-Simulationen.

Eine der Hauptherausforderungen zur Beschleunigung der Akzeptanz und des Einsatzes von fortschrittlichen Werkstoffen (z.B. PMCs und AM-Teile) in der ESA ist die Etablierung eines breit akzeptierten Qualitätssystems für Werkstoffe und Prozesse, einschließlich adäquater ZfP-Verfahren. Während der SpaceNDT setzen wir fortschrittliche ZfP-Technologien ein, um die Nachteile von Standardmethoden bei der Erkennung von Mikrorissen, Delaminationen, Debonding und Bruchausbreitung von Referenzobjekten und echten PMC-, Multimaterial- und AM-Luftfahrtkomponenten zu überwinden. Letztendlich verfolgt dieses Projekt Bemühungen (spaceXCT, Projekt: 854042) zur Erstellung von ZfP-basierten "Best Practice Analysis Guidelines", um Österreichs Rolle als kompetenter Partner im Raumfahrtsektor in Bezug auf Advanced Manufacturing und ZfP zu stärken.

Laut der ESA- und NASA-Roadmap in Bezug auf Materialien, Strukturen und Herstellungsprozesse sind Zuverlässigkeit und Gewichtsreduktion zwei der wesentlichen Themen für zukünftige Entwicklungen im Raumfahrtsektor. Generell sind leichte Polymermatrix-Verbundwerkstoffe (PMC) und metallische Strukturen unerlässlich, um die effizienteste, optimierte und auf eine spezifische Anwendung maßgeschneiderte Bauteile herzustellen, insbesondere wenn sie extremen Umweltbedingungen ausgesetzt sind. Obwohl sich die meisten Materialien, die in Raumfahrzeugen verwendet werden, nicht von denen in terrestrischen Anwendungen unterscheiden, ist die Betriebsumgebung ganz anders als die terrestrischen Bedingungen. Die physikalische und chemische Umgebung im erdnahen (LEO) und geosynchronen (GEO) Orbit setzt Strukturmaterialien einer hochaggressiven Oxidation und Strahlung aus, die schließlich zu einer Degradation führt. Mehrere Faktoren üben hohe Kräfte auf leichte und multifunktionale Materialien und Strukturen aus, allen voran:

• hochenergetische Teilchen und ionisierende Strahlung von der Sonne,
• steile thermische Wellen und Gradienten in der oberen Atmosphäre,
• mit hoher Geschwindigkeit umherfliegende Meteoroiden und Trümmerteilchen und
• hohe Temperaturen, auf die Wiedereintrittsfahrzeuge für planetarische Missionen stoßen, die 1.600°C überschreiten können.

Das harte Vakuum in der Thermosphäre führt zum Ausgasen von Materialien, was zu Entladungen oder Lichtbögen führen kann. Umgebungsvakuum und extreme Temperaturen können zu Schrumpfung von Teilen, Versprödung bei niedrigen Temperaturen, Mikrorissen und Ermüdungsschäden aufgrund von Temperaturwechseln führen.

• Das erste Hauptziel ist die qualitative und quantitative Charakterisierung von Defekten, z.B. Risse und Mikrorisse im (Sub-)Mikrometerbereich in Proben und Komponenten aus Polymermatrix-Verbundwerkstoffen.
• Das zweite Hauptziel ist die Ausweitung der Erfahrungen mit der in-situ-ZfP von Bauteilen aus Polymer-Matrix-Verbundwerkstoffen auf Weltraumkomponenten, die aus Polymer-Matrix-Verbundwerkstoffen und Metallhybriden bestehen, z.B. ein Fahrwerk und eine Befestigungsvorrichtung.
• Das dritte Hauptziel ist die qualitative und quantitative Charakterisierung der Materialeigenschaften von additiv hergestellten Teilen, z.B. das Verhalten von Gasblasen und Rissen in Bezug auf die Wärmebehandlung.

Projekt noch laufend