Raumfahrt- und Astronomieanwendungen
Spezialisierte Keramiktechnologie - für Satellitenkomponenten, Weltraumbeobachtung und Astronomie.
WERKSTOFFE FÜR RAUMFAHRT UND ASTRONOMIE
Cordierit (CO720)
Cordierit ist ein Keramikmaterial mit extrem niedriger Wärmeausdehnung, das vor über zwei Jahrzehnten entwickelt wurde und dessen Eigenschaften wir seitdem ständig verbessert haben.
Eigenschaften
- Minimale Temperaturverformung durch die einzigartige Materialzusammensetzung mit extrem niedriger Wärmeausdehnung
- Ca. 70 % Gewichtsreduktion im Vergleich zu Glas mit niedrigem Wärmeausdehnungskoeffizienten (WAK)* bei einer schlanken und hochsteifen Rippenstruktur
- Kurze Verarbeitungszeit auch bei komplexen Konstruktionen durch gute Zerspanbarkeit
Konstruktionsteile aus Keramik für Satelliten
* basierend auf der Kyocera-Forschung
Temperaturabhängigkeitsdiagramm < Cordierit CO720 >
Materialeigenschaften im Vergleich zu Glas mit niedrigem WAK
| Glass mit niedrigem WAK | ||
|---|---|---|
| Dichte [g/cm3] | 2,53 | 2,55 |
| WAK** [ppm/K] | 0,02 | 0,02 |
| Elastizitätsmodul [GPa] | 90 | 145 |
| Spezifische Steifigkeit | 36 | 57 |
Die Werte geben typische Materialeigenschaften wieder und können je nach Produktkonfiguration und Herstellungsprozess variieren.
** Temperaturabhängigkeitsdiagramm
Verformungskarte***
Durchbiegung bei Unterstützung an 3 Punkten***
Vergleichsbedingungen:
- Produktgröße: Ø1020 x 120mm (Rippenstruktur)
- Unterstützungspunkte: 3 Punkte außen
- Last: Eigengewicht
*** basierend auf der Kyocera-Forschung
Siliziuminfiltriertes Siliziumkarbid (SiSiC)
Die firmeneigene Füge- und Fertigungstechnologie in Kombination mit unseren exzellenten StarCeram®-Werkstoffen ermöglicht hochpräzise Bauteile mit einzigartigen Konstruktionsmerkmalen.
- Verborgene Innenhohlräume möglich (z. B. Kühlkanäle)
- Komplexe und fein detaillierte Strukturen unter 1 mm möglich
- Monolithische großformatige Teile bis zu 950 mm x 950 mm x 650 mm und größer mithilfe von eigenen Fügetechnologien
- Hochfeste, extrem steife und zuverlässige Komponenten mit minimalem Gewicht
- Fügebereiche mit identischen Materialeigenschaften wie E-Modul und Festigkeit
Eigenschaften
- Geschlossene Poren für Anforderungen an die Wasser- und Gasdichtigkeit
- Hochgradige Reinheit durch Verwendung von Ausgangsstoffen in Halbleiterqualität
- Extrem homogenes Material bei großformatigen Teilen
| StarCeram® Si SiSiC | |
|---|---|
| SiC | > 85 Gew-% |
| Si | Balance |
| Cu | < 3 ppm |
Siliziumkarbid (SiC)
- Ausgezeichnete chemische Beständigkeit bei basischen bis sauren Materialien, die den Einsatz in rauen Umgebungen ermöglicht
- Großformatige Teile mit hervorragendem Hochtemperaturverhalten, die den hohen Anforderungen der Luft- und Raumfahrtindustrie gerecht werden
Chemische Beständigkeit
Materialeigenschaften
| StarCeram® S SSiC | StarCeram® Si SiSiC | |
|---|---|---|
| Dichte [g/cm³] | 3,13 | 3,05 |
| Bruchfestigkeit RT [MPa] | 373 | 300 |
| Elastizitätsmodul RT [GPa] | 395 | 380 |
| Wärmeleitfähigkeit RT [W/mK] | 125 | 200 |
| CTE (RT -1.000C°) [x10-6K-1] | 4,5 | 4,0 |
| Spezifischer Widerstand RT [Ωm] | 104 | 10-2 |
| Temperaturbeständigkeit R1 [K] | 180 | 190 |
| Max. Betriebstemperatur [°C] | 1.600 | 1.350 |
Aluminiumoxid (Al2O3) und Zirconoxid (ZrO2)
Die Oxidkeramiken von Kyocera zeichnen sich durch Betriebssicherheit, Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer aus, die auf den folgenden physikalischen Eigenschaften basieren:
- Mechanische Festigkeit
- Hohe chemische Beständigkeit
- Gute Temperaturwechselbeständigkeit bei hohen und niedrigen Temperaturen
- Gute Wärmeleitfähigkeit
- Ausgezeichneter elektrischer Widerstand
- Geringer dielektrischer Verlust bei hohen Frequenzen
Gelötete Oxidkeramik-Metall-Baugruppen übertreffen die hervorragenden Eigenschaften von Keramik und Metall. Keramiken weisen eine elektrische Isolation auf; Metallkomponenten sind schweißbar. Diese vorteilhafte Kombination ermöglicht ein breites Spektrum an Vakuum-, Hochspannungs- und Hochdruckanwendungen.
| Aluminiumoxid F99.7 α-Al2O3 | Zirconoxid FZM ZrO2 MgO | |
|---|---|---|
| Reinheit [Gew-%] | > 99,7 | > 99,7 |
| Schüttdichte [g/cm³] | ≥ 3,90 | ≥ 5,70 |
| Biegefestigkeit [N/mm² (MPa)] | 350 | 500 |
| Maximale Betriebstemperatur [°C] | 1.950 | 900 |
RAUMFAHRT- UND ASTRONOMIEANWENDUNGEN
Abstandshalter für Kameralinsen
Das Subaru-Teleskop ist ein 8,2 Meter (320 in) langes optisches Infrarot-Teleskop, das vom National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) betrieben wird und sich auf dem Mauna Kea Observatorium auf Hawaii befindet.
Als NAOJ 2012 die neue „Hyper Suprime-Cam (HSC)“ Super-Weitwinkelkamera in das SUBARU-Teleskop einbaute, gab es zwei Konstruktionsanforderungen an die adaptive Optik. Eine bestand darin, eine größere Objektivblende zu realisieren und die andere, das Objektiv leichter zu machen.
Das Cordierit von Kyocera wurde als das Material ausgewählt, das die beiden an die Objektivstütze gestellten Konstruktionsanforderungen am besten erfüllt. Die überlegenen Eigenschaften von Cordierit ermöglichten eine schlanke Konstruktion mit ausreichender Materialstärke und Steifigkeit, um die Objektivstütze zu tragen, und gewährleisten eine minimale Verformung durch Temperaturschwankungen.
Video (in englischer Sprache)
Feinkeramik-Technologie unterstützt die Weltraumbeobachtung in 13 Milliarden Lichtjahren Entfernung
Optische Systeme mit Spiegeln
Wir haben unter Nutzung der hochpräzisen Montagetechnologie von Kyocera beugungsbegrenzte, außeraxiale optische Reflexionssysteme (Spiegel, Spiegelhalterungen und optische Bänke) entwickelt, die vollständig aus Cordierit-Materialien gefertigt sind.
Cordierit wurde wegen seiner hervorragenden „athermischen Eigenschaften“ verwendet, durch die sich die optische Leistung bei unterschiedlichen Temperaturbedingungen aufgrund seiner monoklinen Natur nicht verringert.
Solche Konstruktionen werden voraussichtlich in den kommenden Jahren in Großteleskopen (30 Meter) und Weltraumteleskopen installiert.
Optische Bank aus verschiedenen Perspektiven
Kameragehäuse aus F99.7 für die Luft- und Raumfahrtindustrie
Die eigene 5-achsige und durch Ultraschallverfahren unterstützte CNC-Bearbeitung ermöglicht die Herstellung komplexer Komponenten wie z. B. Kameragehäuse. Bei dieser Art der Anwendung kommt die Durchlässigkeit von Keramik für elektromagnetische Strahlung zum Tragen: Die elektromagnetischen Wellen der Sensoren im Inneren des Gehäuses können nach außen durchdringen, während Radarstrahlen von außen nur geringfügig reflektiert werden, wodurch die Erkennung von Flugzeugen nicht beeinträchtigt wird.
Isolatoren für Ionenstrahltriebwerke
Die hohe elektrische Isolierung und thermische Belastbarkeit unseres Aluminiumoxidmaterials F99.7 ermöglicht den Einsatz in Bauteilen von Ionenstrahltriebwerken. Die hervorragende Leistung im Ultrahochvakuum wird durch minimale Desorption und Leckrate gewährleistet. Bei Bedarf kombinieren wir Keramik mit Metallen.igh electrical insulation and thermal strength of our F99.7 alumina material allow its use in components of ion thrusters. Excellent performance in ultra-high vacuum is guaranteed by minimal desorption and leakage rate. When required, we combine ceramics with metals.
Sonderanfertigungen
Geringes Gewicht und hohe Korrosionsbeständigkeit in Verbindung mit hoher mechanischer Festigkeit machen unsere Keramikwerkstoffe perfekt geeignet für Weltraumanwendungen. Wir sind führend in der Entwicklung spezifischer Lösungen. Unsere langjährige Erfahrung als Hersteller von Sonder- und Standardkomponenten garantiert überlegene Lösungen für die unterschiedlichsten Aufgaben.
