CMC-Bauteile für Heißgasanwendungen: Von der Entwicklung des Prototypen bis hin zum Serienbauteil

Abstract

Der am DLR in Stuttgart entwickelte LSI–Prozess bietet – unabhängig von der Bauteilgeometrie – eine relativ einfache Möglichkeit zur Herstellung von langfaserverstärkten keramischen Verbund¬werkstoffen auf der Basis von C/C-SiC. Aufgrund kundenspezifischer Anforderungen für den Ein-satz in den mit Heißgas sowie mit schubför¬dernden Aluminiumpartikeln beaufschlagten Bauteilen für Raketenmotoren wurde ein für die Serie tauglicher Prozess auf der Basis des Autoklav-Verfahrens entwickelt und erfolgreich zum Kunden transferiert. In diesem Beitrag konnte zudem gezeigt werden, dass der am DLR entwickelte Prozess zur Klein-serienproduktion von ca. 120 Strahlrudern mit hohen Qualitätsanforderungen erfolgreich eingesetzt werden konnte. Der Prozess erwies sich als sehr robust und aufgetretene Fehler konnten rasch be-hoben werden. Das ursprünglich in der Entwicklungsphase, festgelegte Biegefestigkeitsniveau von 160 – 200 MPa wurde mit 204,1 MPa im Kurzbiegeversuch sogar leicht überschritten. Die Schwan-kungen in Festigkeit, aber auch offene Porosität und Dichte hielten sich in engen Grenzen. In CT-Untersuchungen konnten keine kritischen Fehler erkannt werden. Zukünftige High–Performance-Raketen sind ohne Komponenten auf der Basis von CMC (z.B.: C/C-SiC zur Schubvektorsteuerung) schwer zu realisieren. Des Weiteren ist die Integration alterna-tiver Techniken (Wickel- und Flechttechnik) im LSI-Prozess unabdingbar.