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Teflon® PTFE von DuPont als Treibstoff für neuartiges Satelliten-Triebwerk

12.03.2007
In enger Zusammenarbeit mit dem Institut für Raumfahrtsysteme (IRS) der Universität Stuttgart hat ElringKlinger Kunststoff GmbH, Bietigheim-Bissingen, einen helixförmigen Festtreibstoff aus Teflon® PTFE von DuPont für Satelliten-Triebwerke entwickelt. Für dieses Projekt wurden die Forscher jetzt mit dem zweiten Preis bei den DuPont Plunkett Awards 2006 ausgezeichnet.

Dies war der zehnte Wettbewerb in der Reihe der Plunkett Awards für den innovativen Einsatz der Fluorkunststoffe Teflon® und Tefzel® von DuPont, die 1988 – anlässlich des 50. Jahrestages der Entdeckung von Teflon® PTFE durch den Wissenschaftler Dr. Roy Plunkett – erstmals vergeben wurden.


Halbringe des von ElringKlinger für Satellitenantriebe neu entwickelten Festtreibstoffs aus Teflon® PTFE von DuPont im Labortest. Kleines Bild: Der PTFE-Festtreibstoff soll bei der unter der Leitung des IRS stehenden
Mondmission BW1 (Baden-Württemberg 1) das Marschtriebwerk des Satelliten antreiben. Bild: Institut für Raumfahrtsysteme (IRS), Universität Stuttgart

Gemeinsam haben ElringKlinger und das IRS den Einsatz von Teflon® als Satellitentreibstoff für das so genannte I-MPD- (instationäres magnetoplasmadynamisches Triebwerk) oder Puls-Plasma-Triebwerk (PPT) optimiert, das die Wissenschaftler am IRS zur Lage- und Bahnregelung von Satelliten entwickelt haben. Diese Triebwerke sind robust, kompakt, zuverlässig und besonders sparsam. Daher plant das IRS ihren Einsatz als Marschtriebwerke auf der Mondmission BW1 (Baden Württemberg 1), die Ende dieses Jahrzehnts gestartet werden soll.

Basierend auf dem vom IRS erarbeiteten Design entwickelte ElringKlinger einen Prozess für die Herstellung eines helixförmigen Festtreibstoffs aus Teflon® PTFE. Diese Helixform macht es möglich, den Treibstoff mit Hilfe einer Drehfeder in das Triebwerk nachzuführen. Die unwirtlichen Bedingungen im All, die u.a. von großen Temperaturunterschieden geprägt sind, stellen dabei hohe Anforderungen bezüglich der Fertigungsgenauigkeit, der internen Spannungsfreiheit und der Dimensionsstabilität. Mit Teflon® und der neuen speziellen Fertigungstechnologie von ElringKlinger lassen sich diese Anforderungen erfüllen. Um Platz zu sparen, sieht das IRS-Design die Treibstoffförderung von zwei Seiten in das Triebwerk vor.

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»Festtreibstoff »IRS »PTFE »Satellit

Die Produktion der ersten Teflon® PTFE Testeinheiten erfolgte Anfang 2006. Sie werden zurzeit erfolgreich in einem 1:1-Modell am IRS getestet. ElringKlinger geht davon aus, dass sich bald auch andere Länder, die auf dem Gebiet der Satellitentechnologie tätig sind, für das System interessieren. Zudem erwarten die Forscher weitere Einsatzmöglichkeiten im Bereich der Hochgeschwindigkeitsplasmen für Laseranwendungen.

Hintergrundinformationen:

Erdumkreisende Kommunikationssatelliten empfangen und übertragen heutzutage Millionen von Telefonanrufen, Radio- und Fernsehübertragungen und andere Signale. Um einen Satelliten in seiner exakten Umlaufbahn und Lage zu halten, ist er mit Triebwerken ausgestattet. Die vom IRS entwickelten I-MPD-Triebwerke kommen mit sehr geringen Mengen an elektrischer Energie aus und eignen sich daher für kleine Satelliten mit begrenzter Solarfläche. Die elektrische Energie wird in einem Kondensator zwischengespeichert und bei Bedarf in einem so genannten Impulsbit entladen. Dadurch löst sich ein Plasmatropfen aus dem Teflon® Festtreibstoff, der durch ein elektrisches Feld beschleunigt wird, was einen äußerst feinen Antriebsimpuls erzeugt. Der Satellit lässt sich so sehr genau positionieren – die Austrittsgeschwindigkeit beträgt dabei mehr als 12 km/Sekunde. Die Triebwerke können beliebig oft wieder gezündet werden, bis der Teflon® Festtreibstoff verbraucht ist, was sie besonders sparsam macht. So werden für die Reise zum Mond nur etwa 50 kg Teflon® benötigt. Ein konventionelles chemisches Triebwerk würde hierfür etwa die dreifache Menge brauchen. Gerade die Lagerung des Festtreibstoffs stellte auf dem nur 1 m3 kleinen Satelliten eine der größten Herausforderungen dar, die mit der von ElringKlinger entwickelten Lösung gemeistert werden konnte.

DuPont Fluoropolymer Solutions ist ein führender Hersteller von Fluorkunststoffen, Additiven, Folien, Beschichtungen und Dispersionen aus PTFE (Polytetrafluorethylen), PFA (Perfluoralkoxy), FEP (Fluorethylenpropylen), ETFE (Ethylentetrafluorethylen) und PVF (Polyvinylfluorid). Diese Produkte vertreibt DuPont unter den Markennamen DuPont™ Teflon®, DuPont™ Tefzel®, DuPont™ Tedlar® und DuPont™ Zonyl®. Zu den wichtigsten Anwendungsbereichen zählen die Automobilindustrie, die chemische Industrie, die Halbleiterfertigung, die Ölförderung, Behälter und Rohrleitungen für Chemikalien, Kommunikationstechnik, Luftfahrt, Elektronik, Haushaltswaren und das Bauwesen.

DuPont ist ein wissenschaftlich orientiertes Produktions- und Dienstleistungs-Unternehmen. 1802 gegründet, setzt DuPont die Wissenschaften für nachhaltige Problemlösungen ein, die für Menschen allerorts das Leben besser, sicherer und gesünder machen. DuPont ist in über 70 Ländern aktiv und bietet eine breite Palette innovativer Produkte und Dienstleistungen für Branchen wie Landwirtschaft, Nahrungsmittel, Bauen und Wohnen sowie Transport.

Das DuPont Oval, DuPont™, The miracles of science™ und Produktnamen mit der Kennzeichnung ® sind markenrechtlich geschützt für DuPont oder eine ihrer Konzerngesellschaften.

FLP-EU-2007-04

Hinweis für die Redaktion:
Diese Mitteilung basiert auf Informationen von:
ElringKlinger Kunststofftechnik GmbH
Etzelstrasse 10, 74321 Bietigheim-Bissingen
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Redaktioneller Kontakt:
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Telefon: ++49 (0) 61 72/87-1297
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Horst Ulrich Reimer | Du Pont
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