Forschung & Entwicklung: Hochleistungswerkstoffe
Entwicklung und Erprobung neuartiger Hochtemperaturwerkstoffe und thermischer Schutzsysteme für Anwendungen bei 1.500 bis 3.000 °C. Forschungsfeld an der Schnittstelle von Feuerfesttechnik, Werkstoffwissenschaft und Verteidigungstechnologie.
Forschung & Entwicklung: Hochleistungswerkstoffe
Einsatzszenarien
Die Anforderungen an Hochtemperaturwerkstoffe in der Verteidigungsindustrie übersteigen zunehmend die Leistungsfähigkeit konventioneller Feuerfestmaterialien. Thermische Schutzsysteme (TPS) für Wiedereintrittsfahrzeuge, keramische Faserverbundwerkstoffe (CMC) für Triebwerke und ablative Materialien für Raketendüsen erfordern Werkstoffe, die bei 1.500 bis 3.000 °C zuverlässig funktionieren.
In Zusammenarbeit mit Forschungspartnern wie Fraunhofer-Instituten und dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) arbeitet SBS Refractory Service an der Übertragung industrieller Feuerfestexpertise auf diese Extremanwendungen. Unser Beitrag liegt in der praktischen Realisierung: vom Labormaßstab zur Prototypenfertigung, von der Werkstoffidee zum qualifizierten Bauteil.
Dieser Bereich ist bewusst als Zukunftsfeld positioniert. Nicht jede Technologie ist bereits als fertiges Produkt verfügbar — aber die Grundlagen sind gelegt und die Entwicklungsarbeit ist in vollem Gang.
Auf einen Blick
- Kooperationsverträge mit Forschungsinstituten und Hochschulen
- Ergebnisse teilweise unter Geheimschutz oder IP-Vereinbarungen
- Langfristige Entwicklungszyklen (TRL 3–6, mehrjährige Projekte)
- Materialdaten und Prüfergebnisse mit vollständiger Rückverfolgbarkeit
- Skalierbarkeit vom Labormaßstab zur Prototypenfertigung
- Interdisziplinäre Teams: Werkstoffwissenschaft, Ofenbau, Verfahrenstechnik
So arbeiten wir bei Forschung & Entwicklung: Hochleistungswerkstoffe
Bewährte Verfahren und spezialisierte Ausrüstung für optimale Ergebnisse.
Thermische Schutzsysteme (TPS)
Entwicklung von Materialien und Strukturen, die Wiedereintrittstemperaturen bis 3.000 °C standhalten. Kombination aus Isolation, Ablation und Strahlung zur kontrollierten Wärmeabfuhr.
Keramische Faserverbundwerkstoffe (CMC)
Oxide und nicht-oxide CMC-Werkstoffe (SiC/SiC, Ox/Ox) für Dauerbetrieb bei 1.200–1.500 °C. Leichter als Metall, beständiger als konventionelle Keramik, schadenstolerant durch Faserverstärkung.
Ablative Materialien
Werkstoffenentwicklung für kontrollierte thermische Zersetzung. Phenolharz-Verbundwerkstoffe, Kohlenstoff-Kohlenstoff-Composites (C/C) und UHTC-Materialien (ZrB₂, HfB₂) für Extremtemperaturen.
Hochtemperatur-Prüftechnik
Aufbau und Betrieb von Prüfständen für Werkstoffcharakterisierung unter Extrembedingungen: Plasmawindkanäle, Strahlungsöfen, Thermoschock-Prüfstände.
Schritt für Schritt zum Ergebnis
Strukturiert, transparent und termingerecht — so arbeiten wir.
Anforderungsanalyse & Konzept
Definition der Einsatzbedingungen und Werkstoffanforderungen gemeinsam mit dem Auftraggeber.
Temperatur-Zeit-Profile, mechanische Lasten, chemische Umgebung, Geometrie. Literaturrecherche und Bewertung existierender Lösungsansätze. Konzeptvorschlag mit Werkstoffkandidaten.
Werkstoffauswahl & Laborversuche
Auswahl und Herstellung von Werkstoffproben, Charakterisierung im Labormaßstab.
Herstellung von Probekörpern, mechanische Prüfung (Biegefestigkeit, Druckfestigkeit, Bruchzähigkeit), thermische Analyse (Wärmeleitfähigkeit, Ausdehnungskoeffizient), Ablationsversuche.
Prototypenfertigung
Skalierung vom Labormaßstab auf bauteilrelevante Dimensionen.
Fertigung von Prototypen in realer Geometrie. Optimierung der Herstellungsparameter (Sintern, CVI, Polymerinfiltration). In Zusammenarbeit mit Forschungspartnern und spezialisierten Fertigungsbetrieben.
Qualifizierung & Prüfung
Nachweis der Werkstoffeigenschaften unter einsatznahen Bedingungen.
Prüfung an Demonstratoren: Plasmawindkanalversuche für TPS, Turbinen-Heißgasversuche für CMC, Ablationstests unter realistischen Wärmeströmen. Dokumentation nach Luftfahrt- und Raumfahrtstandards.
Technologietransfer
Überführung qualifizierter Werkstoffe und Verfahren in die Serienvorbereitung.
Fertigungsdokumentation, Qualitätssicherungskonzept, Schulung des Produktionspersonals. Begleitung der ersten Serienchargen. Fortlaufende Werkstoffoptimierung auf Basis von Felddaten.
Stoffströme bei Forschung & Entwicklung: Hochleistungswerkstoffe
Fachgerechte Trennung, Verwertung und Entsorgung aller anfallenden Materialien.
SiC/SiC Faserverbundkeramik
Nicht-oxid CMC mit Siliciumcarbid-Fasern in SiC-Matrix. Dauerbetrieb bis 1.400 °C unter oxidativer Atmosphäre. 60 % leichter als Nickelbasis-Superlegierungen bei vergleichbarer Festigkeit.
C/C-Composites (Kohlenstoff-Kohlenstoff)
Faserverbund aus Kohlenstofffasern in Kohlenstoffmatrix. Höchste spezifische Festigkeit aller Werkstoffe bei Temperaturen bis 3.000 °C — allerdings nur unter Inertgas oder Vakuum (oxidiert ab 500 °C an Luft).
UHTC (ZrB₂, HfC, HfB₂)
Ultra-Hochtemperaturkeramiken mit Schmelzpunkten über 3.000 °C. Entwicklung von Verbundwerkstoffen (UHTC + SiC-Fasern) für oxidationsbeständige Strukturen unter extremster thermischer Belastung.
Aerogel-basierte Isolierung
Nanoporöse Isoliermaterialien mit Wärmeleitfähigkeit < 0,015 W/mK. Extrem leicht (Dichte < 200 kg/m³), mechanisch verstärkt durch Fasereinlage. Einsatzbereich bis 1.200 °C.
Einsatzszenarien
Typische Situationen, in denen Forschung & Entwicklung: Hochleistungswerkstoffe zum Einsatz kommt.
Entwicklung thermischer Schutzsysteme für Wiedereintrittsfahrzeuge und Hyperschallflugkörper
CMC-Bauteile für Triebwerke der nächsten Generation
Ablative Raketendüsen und Expansionsdüsen
Hochtemperatur-Isolierung für Raumfahrtanwendungen
Werkstoffqualifizierung und Prüfstandbau für Extrembedingungen
Häufige Fragen
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