Frage:
Ultraleichtes Material für Bauteile - Aluminiumschaum?
s-m-e
2013-07-22 16:38:50 UTC
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Dies ist (wieder) etwas aus meinem Hinterkopf, nach dem ich gerade suche. Ich denke, dass ich 2008 eine Präsentation über geschäumtes / expandiertes Aluminium für Strukturbauteile gesehen habe (1). Das Versprechen bestand darin, im Vergleich zu einer Struktur mit einer äquivalenten Festigkeit aus festem Aluminium etwa zehnmal leichtere Strukturen in Aluminium zu ermöglichen. Es war auf einem ESA-Treffen, also sollte es entweder von irgendwo in Europa oder Kanada kommen. Ich kann es nicht finden und weiß eigentlich nicht, wie es heißt. Schaum scheint nicht der Begriff zu sein. Es ging um wirklich kleine Blasen , ähnlich oder kleiner als in Schaumstoff. Ich weiß in diesem Zusammenhang nichts über Ausgasung, vielleicht wurden die Blasen evakuiert. Es wäre interessant, mehr herauszufinden. Es gibt einige Verbundwerkstoffe / Polymere im Weltraum, für die zumindest Schaum untersucht wurde, aber das ist irgendwie nicht das, wonach ich suche.

(1) BEARBEITEN: Ich muss dies angeben. Ich spreche von strukturellen Komponenten von Raumfahrzeugen oder Satelliten. Denken Sie an Strukturen in Form von Skeletten. Starter sind interessant, aber nicht der Umfang dieser Frage. Es bedeutet auch, dass ich eine Quelle bevorzuge, die über die Verwendung im Weltraum (längere Dauer, Wochen, Monate, Jahre), Weltraumanwendungen (Vorschläge oder Dokumentation der Strukturkomponente xyz von Mission abc) oder die Weltraumqualifizierung des Materials ( Eine Analyse seiner mechanischen Eigenschaften plus [thermischer] Vakuumtests ist in diesem Fall wahrscheinlich am interessantesten.

Drei antworten:
#1
+10
RhysW
2013-07-22 18:03:28 UTC
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Verwendung als Explosionsbehälter

Ich habe einen kurzen Artikel der NASA gefunden, in dem die Verwendung von Aluminiumschaum untersucht wurde. Obwohl sie nicht beabsichtigen, es für den Großteil des Raumfahrzeugdesigns zu verwenden, beabsichtigen sie, es als Ersatz für ihre Sprengcontainer zu verwenden.

Die NASA suchte nach einem Ersatz für ihre Sprengcontainer Dies ist:

Die Explosionsbehälter werden verwendet, um die Trümmer von kleinen Explosionen, die beim Abheben ausgelöst werden, sicher aufzufangen und zerbrechliche Muttern an Niederhaltestiften zu durchtrennen, die das Raumfahrzeug bis dahin an einer mobilen Startplattform sichern Abheben

Die Ergebnisse ihrer Tests mit Aluminiumschaum waren wie folgt.

Auf der Grundlage der Ergebnisse dieser Tests wurden Aluminiumschaumauskleidungen mit Dichten von 16 und 24 Prozent ausgewählt. Probenschaumauskleidungen wurden in einer simulierten Startkonfiguration getestet (siehe Abbildung). Die Ergebnisse der Tests zeigten, dass geeignet konstruierte und hergestellte Aluminiumschaumauskleidungen Energie effektiver absorbieren als die festen Bleiliner.

Verwendung als Abschirmung

Abgesehen von Explosionsbehältern haben wir auch Pläne, sie als Schutz vor Mikrometeoroiden und Trümmern zu verwenden.

In diesem Artikel werden vorhandene Wabenstrukturen mit denen des Schaums verglichen

Ziel dieser Studie war es, die Auswirkungen auf die Abschirmleistung zu bewerten, die durch das Ersetzen von metallischen Wabenkernen durch metallische offenzellige Schaumkerne in einer MMOD-Abschirmkonfiguration mit zwei Sandwichplatten erzielt wurden, die für die an Bord verwendeten repräsentativ ist die ISS.

Und die Schlussfolgerung des Experiments war:

Bei normaler Inzidenz wurde festgestellt, dass der schaummodifizierte Schild eine Verbesserung von 15% liefert im kritischen Projektildurchmesser bei niedriger Geschwindigkeit (3 km / s) und 3% Anstieg bei hoher Geschwindigkeit (7 km / s)

Die technischen Details unter diesem Punkt erklären hauptsächlich, warum sie es verwenden möchten, wobei das Verhältnis von Stärke zu Gewicht und die Fähigkeit, Explosionen einzudämmen, die Hauptursache sind.

Eigenschaften des Schaums

Aluminiumschaum scheint der richtige Name für das zu sein, woran Sie denken.

Aluminiumschaum wird aus einer Aluminiumlegierung hergestellt.

Die mechanischen Eigenschaften dieses Schaums sind:

  • Hohe Oberfläche Fläche zu Volumeneinheit
  • Hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht
  • Vollständig isotropes Lastverhalten

Der Schaum nimmt auch viele Eigenschaften des Legierung, aus der es hergestellt ist, nämlich:

  • Korrosionsbeständigkeit
  • Elektrische Leitfähigkeit
  • Wärmeleitfähigkeit

Die Aluminiumschaum selbst hat ein sprudelndes Aussehen, ähnlich wie Dieses Bild des Aluminiumschaums

Weiterführende Literatur

Weitere Informationen finden Sie hier in diesem Artikel über seine möglichen strukturellen Verwendungen.

Dies kann tatsächlich die * Legierung * sein, ich weiß es nicht. Danke trotzdem. Aber es hilft mir nicht, in diesem Zusammenhang den richtigen Begriff für * Schaum * zu finden ...
@ernestopheles Ich habe das gerade bearbeitet. Bitte werfen Sie einen Blick auf meine letzte Zeile. Ich glaube, ich habe sogar das Papier gefunden, auf das Sie sich bezogen haben
Ja, also habe ich gesehen. Das ist eigentlich sehr gut. Ich vermisse immer noch eine Verbindung zu Weltraumanwendungen, aber das ist knapp :-)
@ernestopheles bam, Zusammenfassung seiner möglichen Raumnutzung. Noch näher?
Vielen Dank für die Mühe, aber ich habe die Zeitung selbst durchgesehen. * Spekulieren wie du *, ja, das ist nützliches Zeug. * Aber * die Weltraummenschen haben ein paar Berufe. Eine davon besteht darin, die Raumtüchtigkeit jedes Materials zu untersuchen, bevor es im Weltraum verwendet wird. Sachen wie zum Beispiel [thermische] Vakuumtests. Es gibt Kriterienkataloge, die abgeglichen werden müssen. ** Dann ** und nur dann wird über Weltraumanwendungen in der Literatur gesprochen, einschließlich der Leistung nach Schlüsselkriterien. Nicht bevor. Es bedeutet tatsächlich, dass dies eine andere Quelle benötigt ...
andere Quellen, ok, nach welchen Arten suchen Sie speziell? Andere, die sich auf seine Verwendung im Weltraum einigen, oder andere, die sich auf seine Verwendung einigen, wie wir spekuliert haben?
Zunächst eine Quelle, in der Begriffe wie "Weltraumanwendung" und "[Weltraum] qualifiziert" oder ähnliches explizit erwähnt werden. Es ist ein bisschen schwer, ich weiß, ich habe es selbst noch nicht gefunden ...
@ernestopheles ok du hast es verstanden, gib mir etwas Zeit, ich werde sie jagen, wenn sie existieren. Du hast mein Interesse geweckt, jetzt muss ich es wissen
@ernestopheles ok, wie wäre es mit einem Artikel und Tests der NASA, die ein bisschen gejagt haben, aber ihre Anwendungen und ihre anfänglichen Absichten dafür zeigen!
Cool, nochmals vielen Dank für die Bemühungen, ich wusste nichts über * dieses * Zeug. Es geht ein bisschen in die gleiche Richtung wie das, was Rory in seiner Antwort erwähnt hat. Der Schaum wird verwendet, um Gegenstände (Projektile / Staub) anzuhalten (und zu sammeln). In meinem Kontext ist es nicht wirklich nützlich, weil es keine strukturelle Komponente ist (denken Sie an ein Skelett). Und es wird auf einem Werfer (Rakete) verwendet, der unter Weltraumbedingungen für eine relativ kurze Zeit (max. Minuten) überleben muss. Für letzteres sollte ich meine Frage anpassen und klarstellen, ich interessiere mich für Satelliten usw. Wie auch immer, ich schätze Ihre Begeisterung :-)
@ernestopheles Sind Sie sicher, dass so etwas existiert? Ich habe über 2 Stunden lang nach etwas gesucht, das nichts damit zu tun hat. Sind Sie sicher, dass es über die Präsentation hinaus zu praktischen Tests wurde? Wenn Sie sicher sind, dass es praktische Tests gab, werde ich es noch einmal versuchen. Ich bin genauso interessiert wie Sie zu diesem Zeitpunkt
Es sollte, so wurde es vorgestellt, einige Nachforschungen anstellen - ich erinnere mich noch gut daran, dass ich zu dieser Zeit mit übergewichtigen Geräten zu tun hatte, obwohl wir uns für eine andere Lösung entschieden haben. Vielleicht sind sie nicht in Produktion gegangen oder es wurde nie auf einer Mission ins All gebracht. Vielleicht haben sie es doch nie geschafft, es für die Raumfahrt zu qualifizieren. Vielleicht wurde es ein Produkt und bekam aus Marketinggründen einen seltsamen Namen. Vielleicht gibt es aus chemischen Gründen einen anderen Fachbegriff als Schaum oder ... was auch immer. Keine Ahnung. Deshalb frage ich.
#2
+5
Rory Alsop
2013-07-22 17:59:46 UTC
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Was Sie suchen, ist Aerogel - Www.aerogel.org. Es gibt einige verschiedene Arten, von denen einige flexibel und leicht sind und über 99,9% Luft aufweisen, und andere, die steifer sind und einen geringeren Luftgehalt aufweisen.

Der verwendete Feststoff kann ebenfalls von Graphit abweichen abhängig von den erforderlichen Eigenschaften zu Aluminium oder Silica.

Die Silica-Aerogele blockieren unglaublich gut die Wärmeübertragung, wie Sie in diesem Bild von http: //stardust.jpl.nasa sehen können. gov / tech / aerogel.html

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Dies ist eine gute Richtung, obwohl nicht ganz das, wonach ich suche. Soweit ich weiß, wird dieses Zeug nicht für größere Bauteile verwendet. Es ist auch viel leichter als das, woran ich mich erinnere - das Zeug, das explizit für Strukturen vorgeschlagen wurde.
Ich werde dann nach der Variante suchen, ich denke es war immer noch über 90% Luft, das war starrer.
War das @ernestopheles - http://www.aerogel.org/?p=1058
Schöne Seite, muss es im Detail lesen. Passt aber immer noch nicht dazu. Sieht aus wie ziemlich flexibles Zeug - etwas, das man in Strukturen einfach nicht will (die zum Beispiel das Abheben überleben müssen).
#3
+4
PearsonArtPhoto
2013-07-22 18:18:30 UTC
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Es gibt ein häufig verwendetes Aluminium-Waben-Design. Die Idee ist, anstelle von massivem Aluminium ein Aluminiumwaben-Design zwischen zwei Aluminiumplatten zu schieben. Dies funktioniert gut für strukturelle Zwecke, bietet ein wenig Flexibilität und reduziert das Gewicht. Darauf beziehen Sie sich vielleicht. Es gibt einen Wikipedia-Artikel, der einige gängige Designs zeigt, darunter diesen:

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Ich kenne Waben, aber das ist definitiv nicht das, wonach ich suche.


Diese Fragen und Antworten wurden automatisch aus der englischen Sprache übersetzt.Der ursprüngliche Inhalt ist auf stackexchange verfügbar. Wir danken ihm für die cc by-sa 3.0-Lizenz, unter der er vertrieben wird.
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