|
Das Arbeiten im Weltraum unter Schwerelosigkeit kann nicht mit den
Arbeitsbedingungen auf der Erde verglichen werden. Bisher wurde die
Problematik der fehlenden Erdschwere in bemannten Raumfahrtgeräten
hauptsächlich durch am Boden der Weltraumlabore angebrachte Fußschlaufen
gelöst. Für präzise durchzuführende Experimente und guten Halt
erfordernde Arbeiten war diese Fixierung allerdings nicht ausreichend.
Als Abhilfe wurde der Munich Space Chair (MSC) entwickelt, der während
der Europäischen MIR-Mission EUROMIR 95 regelmäßig verwendet wurde. Mit
der neue Fixierung war es möglich, unter Schwerelosigkeit mit beiden
Händen konzentriert und exakt zu arbeiten, ohne davonzuschweben. Dabei
wird der Raumfahrer zwischen einer Sitzplatte, einer Oberschenkelplatte
und einer Fußstütze in einer für die Schwerelosigkeit natürlichen
sogenanntenNull-g-Haltung fixiert. Er drückt sich mit den Fußballen von
der unteren Stütze ab, um somit durch die Hebelwirkung an der
Oberschenkelplatte mit dem Gesäß auf die Sitzplatte gedrückt zu werden.
Für den MSC wurden von der Firma AHC-Oberflächentechnik GmbH & Co. OHG
Führungsleisten aus Stahl, die das verstellbare Aluminiumprofil der
Rückenlehne und die verschiebbare Verbindung mit dem Oberschenkelrohr
fixieren, mit einem speziellen Verfahren chemisch vernickelt. Die
Forderung nach einem guten Verschleißschutz, hoher Härte sowie einer
hohen Gleitfähigkeit konnte mit diesem Vernickelungsverfahren bestens
erfüllt werden.
Eine weitere Anwendung fand dieses Beschichtungsverfahrens in der
Raumfahrt bei aerodynamischen Untersuchungen in einem
Überschallwindkanal an einem 30 cm langen Modell der X-38. Die X-38 ist
ein Demonstrator für ein Rettungsvehikel CRV (Crew Rescue Vehicle), mit
dem im Notfall eine schnelle Evakuierung der Besatzung der
Internationalen Raumstation ISS durchführbar sein wird. Mit der X-38
soll im Rahmen eines unbemannten Fluges bewiesen werden, dass eine
Rettungsmission mitsamt den Funktionen automatischer Flug, Verlassen der
Umlaufbahn, Wiedereintritt in die Erdatmosphäre, Abstieg und Landen
möglich ist. Bei der Simulation dieser Rückkehrphasen im Windkanal
prallen auf ein derartiges Modell kleine Partikel mit einer hohen
kinetischen Energie auf. Um die Modelloberfläche hiervor zu schützen,
wurde sie ebenfalls mit einer 30 µm dicken Schicht chemisch vernickelt.
Dabei bietet das Beschichtungsverfahren zusätzlich eine konturengetreue
Abbildung der Oberfläche.
Die österreichische Firma Porzellanfabrik Frauenthal GmbH, die 1921 als
Erste Österreichische Porzellanfabrik gegründet wurde und vor rund
fünfzig Jahren mit der Herstellung von Hochspannungsisolatoren aus
Hartporzellan begann, wurde auf die Transferinitiative INTRA über die
Internet-Plattform www.techtrans.de aufmerksam gemacht. Mit einer mehr
als 80-jährigen Erfahrung im Bereich der technischen Keramik ist das
Unternehmen heute auf die Erzeugung von Wabenkeramik u. a. für die
Herstellung von Abgaskatalysatoren, sogenannte SCR-Katalysatoren
(Selective Catalytic Reduction), zur Stickoxidreduktion für Anwendungen
in Gasturbinen, Kraftwerken, Müllverbrennungsanlagen und Dieselmotoren
spezialisiert. Bei der SCR-Technologie werden schädliche Stickoxide
unter Zugabe von Ammoniak als Reduktionsmittel im Katalysator gezielt in
unschädlichen Stickstoff und Wasserdampf umgewandelt. Diese Technologie
hat sich weltweit als das führende System zur NOx-Abscheidung
durchgesetzt.
Abb.: SCR-Dieselkatalysator.
Im Rahmen eines Entwicklungsprojektes für den Einsatz der
SCR-Katalysatoren in der Automobilindustrie waren die Frauenthaler auf
der Suche nach einer speziellen Beschichtungstechnologie. Die
Herstellung dieser Katalysatorträger aus Wabenkeramik erfolgt durch
einen Extrusionsprozess bei dem die zu verarbeitende keramische Masse zu
einem sog. Mundstück gefördert und dort zu den gewünschten Geometrien
geformt wird. Dieses Extrudermundstück wird aus Stahl hergestellt und
weist 8.000 Bohrungen mit einem Durchmesser von 1,3 mm auf. Da das
Mundstück durch die Extrusion der keramischen Masse stark beansprucht
wird, muss dies vernickelt werden. Genau dieser Vernickelungsschritt
verlangt höchste Anforderung hinsichtlich Abscheidung in den
Bohrlöchern, Kantenhaftfestigkeit und Garantie der Schichtstärke, da
sonst das Extrudat nicht spezifikationsgerecht produziert werden kann.
Nach Auswahl des für die besagte Anwendung geeigneten
Beschichtungsverfahrens und nach Vermittlung durch MST Aerospace wurden
von AHC Probebeschichtungen für die Porzellanfabrik Frauenthal
durchgeführt. Nach eingehenden Tests der Musterbeschichtungen konnte
eine deutliche Qualitätssteigerung in der Katalysatorfertigung
festgestellt werden, so dass die für die gesamte Katalysatorproduktion
erforderlichen 100 Extruder-Mundstücke mit dieser
Beschichtungstechnologie vernickelt wurden. Die hohe Kontaktfläche der
8.000 Katalysatorkanäle pro Monolith ermöglichen ökonomische
Katalysatorvolumina in Schalldämpfern von Nutzfahrzeugen. Dadurch können
Katalysatoren mit 300 cpsi (Zellen pro Quadratzoll) für die beengten
Einbauverhältnisse in Fahrzeugen produziert werden.
Im Automobilbereich zielen die EU-Richtlinien besonders für schwere
Nutzfahrzeuge und Personenkraftwagen mit Dieselmotoren auf den Einsatz
von Abgasnachbehandlungssysteme. Zur Einhaltung dieser Grenzwerte nach
der Euro4- und Euro5-Norm ist die drastische Absenkung sowohl der
Stickoxid (NOx)- als auch der Partikel-Emissionen erforderlich. Durch
die SCR-Dieselkatalysatoren können Stickoxide in den Abgasen von
heutigen Dieselmotoren bis zu 80 % reduziert werden. Gegenwärtig laufen
bei LKW-Herstellern Feldversuche mit mehreren Fahrzeugen sowie
Testfahrzeuge im PKW-Bereich werden derzeit ebenfalls mit dieser Technik
ausgestattet. Schon Anfang 2005 sollen mit SCR-Katalysatoren
ausgestattete LKW und Sattelzugmaschinen für den Serieneinsatz bereit
stehen. Da das Additiv Ammoniak im Straßenverkehr nur bedingt einsetzbar
ist, wird eine ungiftige und geruchlose wässrige Harnstofflösung, die im
Zusammenhang mit der SCR-Technik den Namen "AdBlue" trägt, eingesetzt.
Durch die Motorelektronik gesteuert, wird diese Lösung in das heiße
Abgas eingedüst, wo es zu Ammoniak hydrolysiert wird. Der Vorteil dieser
SCR-Systeme für den KFZ-Bereich liegt in einer nennenswerter
Kraftstoffeinsparung, da Dieselmotoren auf ihr wirtschaftliches Optimum
eingestellt werden können. Hierbei lässt sich auch der
Rußpartikelausstoß verringern. Als Ergebnis ermöglicht die intensive
Serienentwicklung die Einhaltung der strengen Stickoxid- und
Partikelgrenzwerte der europäischen und amerikanischen Gesetzgebung.
|