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Aug 25, 2023

ESA

Weichmagnetische Materialien sind für Satellitensubsysteme und -mechanismen unerlässlich.

Weichmagnetische Materialien sind für Satellitensubsysteme und -mechanismen unerlässlich. Magnetische Drehmomenterzeuger, Schilde und Lager werden bei einer Vielzahl von Erdbeobachtungs- und Wissenschaftsmissionen eingesetzt. Herkömmliche Designoptionen für weichmagnetische Komponenten sind aufgrund der Herausforderungen beim Fräsen und der Herstellung begrenzt, was in Kombination mit ihrer hohen Dichte – dreimal schwerer als Aluminium – ihre Verwendung auf einfache Geometrien mit minimaler Komponentenmasse beschränkt. Diese Einschränkungen können nun durch jüngste Fortschritte in der additiven Fertigung funktionaler Materialien behoben werden.

Eine vom GSTP finanzierte Aktivität nutzte die Vorteile der additiven Fertigung mit Laser-Pulverbett-Fusionstechnologien, um die Materialeigenschaften von weichmagnetischem Material zu verbessern.

Obwohl sich die additive Fertigung für eine Vielzahl von Anwendungen zu einer interessanten Alternative zu herkömmlichen Fertigungsverfahren entwickelt hat, konzentrieren sich die Forschung, Entwicklung und Anwendungen in jüngster Zeit hauptsächlich auf Strukturbauteile. Diese Aktivität konzentrierte sich auf die Entwicklung additiver Fertigungstechniken für Funktionsmaterialien, um komplexere und optimierte Designs mit reduziertem Materialverbrauch zu realisieren.

Als Demonstrator wurde ein Rotor für ein Magnetlager entworfen und aus einer Nickel-Eisen-Legierung hergestellt. Der Demonstrator wurde durch Tests und Inspektionen erfolgreich verifiziert, wodurch der Technologiereifegrad auf 4 angehoben wurde. Der Rotor erreichte eine Teiledichte von über 99,5 % und eine Zugfestigkeit von über 365 MPa, mit Verbesserungen der magnetischen Eigenschaften der Nickel-Eisen-Legierung, einschließlich hoher Permeabilität und niedrige Koerzitivfeldstärke. Darüber hinaus ermöglicht die Herstellung einer leichten, gitterartigen Struktur die Schaffung komplexerer Designelemente mit größerer Designfreiheit, was die Gesamteffizienz von Satellitenaktoren verbessert.

Der Vertrag 4000135042 wurde im Jahr 2022 abgeschlossen und von der ZARM Technik AG (Deutschland) durchgeführt.

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