Untersuchung zum Einfluss der Luftfeuchtigkeit auf die erreichbare Glasübergangstemperatur von Kohlefaserverbundstrukturen (Masterarbeit)

Abstract

ufgrund der steigenden Anzahl von Satelliten für verschiedene Anwendungszwecke steigt auch der Bedarf an Solarzellen. Häufig verwendete Träger für die Solarzellen sind Kohlefasersandwichstrukturen. Diese bestehen aus Kohlefaserdeckschichten und einer Aluminiumwabe. Durch Verwendung dieser Struktur kann das Startgewicht und die damit verbundenen Missionskosten reduziert werden. Die strukturellen Anforderungen an solche Strukturen sind durch mechanische und thermische Lasten vorgegeben. Zusätzlich müssen funktionale Anforderungen, bspw. Vorgabe der zur Erzeugung der elektrischen Leistung benötigten Oberfläche, erfüllt werden. Der steigende Bedarf solcher Solarzellen erfordert die Anpassung der vorhandenen Produktionsprozesse der Einzelfertigung hinzu zuverlässige und serienreife Prozesse. Die raumfahrtspezifischen Anforderungen an die gleichbleibende Qualität der Bauteile müssen eingehalten werden. Dies wird mit produktionsbegleitenden Prüfungen zur Qualitätssicherung sichergestellt. Ein zentrales Qualitätsmerkmal ist die Glasübergangstemperatur der Kohlefaserstruktur. Eine gleichbleibende Glasübergangstemperatur weist auf einen vergleichbaren Vernetzungszustand verschiedener Bauteile hin, welches in ähnlichen mechanischen und chemischen Eigenschaften des verwendeten Matrixwerkstoffes resultiert. Abweichend von der Aufgabenstellung wird innerhalb dieser Arbeit ausschließlich der Einfluss der Umgebungsbedingungen auf die erreichbare Glasübergangstemperatur untersucht. Ziel der Arbeit ist es, Erkenntnisse über den Einfluss der absoluten Luftfeuchtigkeit auf die Glasübergangstemperatur eines Kohlefaser-Epoxidharz-Verbundes zugewinnen. Durch theoretische und experimentelle Voruntersuchung wird die Grundlage für ein empirisches Modell geschaffen. Mit diesem Modell werden neue Anforderung an den Produktionsprozess formuliert und somit eine exaktere Kostenkalkulation ermöglicht.