Fügungstechnik 15. Jun 2022 Von Stephan W. Eder

Raumfahrt: Wie geht Schweißen auf der ISS?

Das Laser Zentrum Hannover untersucht den Einfluss der Gravitation auf Laserstrahlschweißprozesse. Experimente im Einstein-Elevator sollen wichtige Erkenntnisse liefern.

Im Einstein-Elevator der Leibniz Universität Hannover (LUH) finden die Versuche des Laser Zentrums Hannover zum Laserstrahlschweißen unter Mikrogravitation statt.
Foto: LUH/Christoph Lotz

Wie viel einfacher wäre es, nicht auf der Erde zusammengeschweißte Geräte und Baugruppen zum Beispiel zur Weltraumstation ISS ins Weltall zu schießen, sondern nur die Einzelteile – die die Besatzung dann vor Ort zusammenschweißen würde? Auch Reparaturen, Änderungen an bestehenden Modulen oder Erweiterungen wären viel einfacher. Da wären viel Laderaum und Zeit gespart. Doch Schweißen auf der Erde ist etwas anderes als Schweißen im Weltraum. Da gibt es einiges zu beachten und genau darum kümmern sich Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Laser Zentrums Hannover (LZH) derzeit im Projekt µg-Schweißen.

Starke Bleche besser schweißen

Im Weltraum sorgen unter anderem Vakuumbedingungen, Strahlung, elektrische und magnetische Felder dafür, dass Materialien und Prozesse sich anders verhalten als auf der Erde. Konkret geht es dem LZH-Team ums Laserstrahlschweißen unter Mikrogravitation: Wie genau wirkt sich Gravitation auf metallische Schmelzbäder aus?

Schweißen im All: Und was passiert im Schmelzbad?

Konkret soll das Strömungsverhalten für das Laserstrahlschweißen artgleicher sowie artungleicher Verbindungen aus Aluminiumlegierungen und Stahlwerkstoffen untersucht werden. Für die artungleichen Schweißnähte wollen die Forscher und Forscherinnen das Durchmischungsverhalten der Werkstoffe in der Schmelze analysieren. Außerdem verringert Mikrogravitation die Konvektion stark; wie sich das Schmelzbad und die resultierenden Fügeverbindungen auswirken, soll ebenfalls untersucht werden.

Neues lasergestütztes Verfahren erleichtert Schweißarbeiten unter Wasser

Für die Experimente unter reduzierter Schwerkraft und Mikrogravitation nutzt das LZH den sogenannten Einstein-Elevator der Leibniz Universität Hannover (LUH), eine Weiterentwicklung eines klassischen Fallturms. „Die erreichbare Mikrogravitation liegt bei unter 10-6 g (Anm. d. Red.: ‚g‘ steht hier nicht für die Masseeinheit Gramm, sondern die Erdbeschleunigung von 9,81 m/s2), die maximale Versuchsdauer beträgt 4 s. Der im Einstein-Elevator ohne Vakuum erreichbare Wert der Mikrogravitation liegt bei 10-6 g. Dieser Zustand entspricht beispielsweise den Bedingungen auf der Internationalen Raumstation ISS“, so das LZH heute in einer Mitteilung.

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