ISS

Erstarrungsprozesse in der Schwerelosigkeit

Links im Bild: Querschnitt durch eine AlSiFe Probe, wie sie auf der Erde mit der zusätzlichen Wirkung eines rotierenden Magnetfeldes zum Durchmischen der Schmelze prozessiert wurde. In der mikroskopischen Aufnahme ist zu erkennen, dass die Probenmitte frei von dendritischen Strukturen ist. Dies ist eine der Wirkungen von Strömungen mit negativen Auswirkungen auf die mechanischen Eigenschaften. - Im Vergleich dazu der Querschnitt durch eine AlSiFe Probe, wie sie auf der Erde prozessiert wurde. In der mikroskopischen Aufnahme sind die tannenbaumartigen Strukturen zu erkennen.

Links im Bild: Querschnitt durch eine AlSiFe Probe, wie sie auf der Erde mit der zusätzlichen Wirkung eines rotierenden Magnetfeldes zum Durchmischen der Schmelze prozessiert wurde. In der mikroskopischen Aufnahme ist zu erkennen, dass die Probenmitte frei von dendritischen Strukturen ist. Dies ist eine der Wirkungen von Strömungen mit negativen Auswirkungen auf die mechanischen Eigenschaften. - Im Vergleich dazu der Querschnitt durch eine AlSiFe Probe, wie sie auf der Erde prozessiert wurde. In der mikroskopischen Aufnahme sind die tannenbaumartigen Strukturen zu erkennen.

Die ersten MSL-Experimente wurden im Rahmen des ESA MAP (Microgravity Application Programms) durchgeführt. Die ESA MAP Projekte sind Public-Private Partnerships zwischen Industrie, Universitäten, Forschungseinrichtungen und nationalen Agenturen.

Die Projekte CETSOL (Columnar to Equiaxed Transition in Solidification Processing) und MICAST (Microstructure Formation in Casting of Technical Alloys under Diffusive and Magnetically Controlled Convective Conditions) untersuchen verschiedene Wachstumsstrukturen und die Entwicklung der Mikrostruktur während der Erstarrung von Aluminium-Legierungen. Ziel ist ein besseres Verständnis der Parameter und Prozesse, welche die Erstarrung von Metallschmelzen beeinflussen. Mit Hilfe der Ergebnisse sollen numerische Modelle zur Vorhersage der inneren Struktur von Gussteilen überprüft und weiter entwickelt werden. Dies dient der Optimierung bisheriger Gießprozesse, um schließlich Produkte mit besseren und gezielt eingestellten Materialeigenschaften zu erhalten.

Das Experiment CETSOL befasst sich mit der Erforschung grundlegender physikalischer Phänomene bei der Erstarrung von Metallschmelzen und deren Auswirkungen auf die Materialeigenschaften.

Das vom DLR-Institut für Materialphysik im Weltraum geleitete Projekt MICAST untersucht die Entstehung und Entwicklung von Mikrostrukturen bei der Erstarrung von technischen Aluminium-Legierungen unter dem Einfluss von Strömungen, wie sie beispielsweise beim Giessen auftreten. Im Experiment werden die Strömungen durch ein rotierendes Magnetfeld simuliert und die Ergebnisse mit in Schwerelosigkeit, strömungsfrei erstarrten Proben verglichen.

Diese Experimente können ausschließlich auf der ISS durchgeführt werden, da nur hier ausreichend lange Schwerelosigkeit zur Verfügung steht, um die Fragestellungen zu untersuchen. Die Forschung auf der ISS ermöglicht kontrollierte und genau definierte Experimentabläufe, ohne den störenden Einfluss der Schwerkraft und bietet somit ideale Bedingungen für die Grundlagenforschung.

DLR - Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt
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