Schweißen für die Raumfahrt: die ultimative Challenge

Die Raumfahrt ist das wohl größte Abenteuer in der Geschichte der Menschheit. Immer tiefer dringen Satelliten, Raumfähren und -stationen in die unendlichen Weiten des Weltalls vor – und trotzen dabei Bedingungen, die mit nichts auf der Erde vergleichbar sind. Um die Sicherheit von Menschen und Maschinen zu gewährleisten, sind die Qualitätsansprüche bei der Fertigung immens hoch – auch in der Schweißtechnik.

Die Herausforderungen im Weltall

Schon zu Beginn ihrer Reise sind Raumschiffe und Satelliten einer enormen Belastung ausgesetzt: Die Beschleunigung beim Start beträgt bis zu 4G – das heißt, jedes Teil muss das Vierfache seines Gewichts aushalten. Auch die Vibrationen der Triebwerke, die sich auf die gesamte Konstruktion übertragen, können Schäden anrichten. Außerhalb der Erdatmosphäre treten die Raumfahrzeuge in ein Vakuum ein, in dem keinerlei Luft oder Druck vorhanden ist. Temperaturen lassen sich nicht im klassischen Sinn messen, unterliegen jedoch extremen Schwankungen von bis zu mehreren hundert Grad Celsius.

Hinzu kommt das ständige Risiko einer Kollision mit anderen Gegenständen. Meteoriten, aber auch immer mehr Weltraummüll von zerstörten oder ausrangierten Satelliten und explodierten Raketenstufen befinden sich in der Erdumlaufbahn. Ihre Geschwindigkeiten sind so hoch, dass selbst ein Zusammenstoß mit kleinsten Teilen schwerwiegende Folgen haben kann. All diese Herausforderungen sind der Grund dafür, dass Behörden wie NASA und ESA oder private Raumfahrtunternehmen wie SpaceX extrem hohe Qualitätsansprüche bei der Fertigung haben. Dies schließt insbesondere auch die Schweißtechnik ein, die in der Raumfahrt eine entscheidende Rolle spielt.

Spezielle Werkstoffe für besondere Schweißherausforderungen

Eines ist klar: Für die strapaziöse Reise ins Weltall kommen nur ganz spezielle Werkstoffe in Frage. Als besonders geeignet haben sich dabei Titan, Edelstahl, Keramik und vor allem Aluminium(-legierungen) erwiesen. Genau wie im automobilen Leichtbau überzeugt Aluminium durch ein geringes Gewicht, eine hohe spezifische Festigkeit, durch Korrosionsbeständigkeit und eine geringe Wärmeausdehnung. Das Schweißen ist jedoch schwieriger als bei herkömmlichem Stahl – unter anderem wegen des niedrigen Schmelzpunktes und der deutlich höheren Wärmeleitfähigkeit.

Der richtige Schweißprozess für die Raumfahrt

Lange Zeit war das Wolfram-Inertgas (WIG)-Schweißen das einzige Verfahren, das die hohen Ansprüche in der Raumfahrt zuverlässig erfüllen konnte. Auch heute ist es in zahlreichen Anwendungen erfolgreich im Einsatz. Der WIG-Schweißprozess ermöglicht besonders glatte, ebene und porenfreie Schweißnähte, welche dynamischen Kräften gut standhalten. Damit ist es vor allem bei Wurzelschweißungen eine gute Wahl. Welche Vorteile das WIG-Schweißen noch bietet, lesen Sie in unserem Blogartikel.

Mittlerweile übernehmen weitere spezialisierte Schweißprozesse immer mehr Aufgaben in der Raumfahrt. Besonders verbreitet sind dabei das Plasma- und das Rührreibschweißen. Beide sind gut für Aluminiumverbindungen geeignet und erzielen eine hohe Nahtqualität – die Grundvoraussetzung für stabile Raumfahrzeuge. Und selbst im Weltall wird inzwischen geschweißt: Möglich machen das tragbare Laserschweißbrenner, die weder Schutzgas noch Vakuum benötigen – das ist vor allem für Arbeiten im Innenraum wichtig. Zum Einsatz kommen die kompakten Geräte jedoch nur bei dringend notwendigen Reparaturen. Schließlich lassen sich auf der Erde nach wie vor einfacher und zuverlässiger exzellente Schweißergebnisse erzielen.

Dieser Artikel ist der erste in unserer neuen Reihe Ultimative Schweißherausforderungen, in der wir uns dem Schweißen unter extremen und außergewöhnlichen Bedingungen widmen. Es erwarten Sie viele weitere aufregende Themen – seien Sie gespannt!

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