Aus der Branche

Zurücksetzen
22 Ergebnisse
Dr. Jan Beringer, Leiter des Projekts Spacetex2. © Hohenstein
Dr. Jan Beringer, Leiter des Projekts Spacetex2. © Hohenstein
06.06.2018

Auf zu neuen Horizonten: „Spacetex2“ erforscht Funktionstextilien in Schwerelosigkeit

Wenn der deutsche ESA-Astronaut Dr. Alexander Gerst am 6. Juni 2018 zu seiner „Horizons“ Mission zur Internationalen Raumstation ISS startet, erwarten ihn dort zahlreiche Experimente. Beim Projekt  Spacetex2 finden bekleidungsphysiologische Untersuchungen statt, die erstmals das Zusammenwirken von Körper, Bekleidung und Klima unter Schwerelosigkeit im Hinblick auf den Tragekomfort erforschen. Die Ergebnisse von Spacetex2 helfen, die Kleidung von Astronauten (sog. IVA-Kleidung „intra vehicular activity“, also Bekleidung, die innerhalb der ISS getragen wird) auch im Hinblick auf Langzeitmissionen wie  beispielsweise den geplanten bemannten Flug zum Mars in den 2030ern zu optimieren. Gemäß dem Missionsziel „Wissen für morgen“ liefert das Projekt zudem wichtige Erkenntnisse für die Entwicklung neuer Funktionstextilien, die unter extremen klimatischen und physiologischen Bedingungen auch auf der Erde eingesetzt werden können. Unter dem Gesichtspunkt der globalen Erwärmung und des Klimawandels  erlangt dieser Aspekt immer mehr an Bedeutung.

Wenn der deutsche ESA-Astronaut Dr. Alexander Gerst am 6. Juni 2018 zu seiner „Horizons“ Mission zur Internationalen Raumstation ISS startet, erwarten ihn dort zahlreiche Experimente. Beim Projekt  Spacetex2 finden bekleidungsphysiologische Untersuchungen statt, die erstmals das Zusammenwirken von Körper, Bekleidung und Klima unter Schwerelosigkeit im Hinblick auf den Tragekomfort erforschen. Die Ergebnisse von Spacetex2 helfen, die Kleidung von Astronauten (sog. IVA-Kleidung „intra vehicular activity“, also Bekleidung, die innerhalb der ISS getragen wird) auch im Hinblick auf Langzeitmissionen wie  beispielsweise den geplanten bemannten Flug zum Mars in den 2030ern zu optimieren. Gemäß dem Missionsziel „Wissen für morgen“ liefert das Projekt zudem wichtige Erkenntnisse für die Entwicklung neuer Funktionstextilien, die unter extremen klimatischen und physiologischen Bedingungen auch auf der Erde eingesetzt werden können. Unter dem Gesichtspunkt der globalen Erwärmung und des Klimawandels  erlangt dieser Aspekt immer mehr an Bedeutung.

„Alexander Gerst muss im All ganz schön schwitzen, um die Kühlleistung der Funktionsshirts zu aktivieren,“ schildert Projektleiter Dr. Jan Beringer von Hohenstein. Dass das Schwitzen in Schwerelosigkeit komplett anders als auf der Erde funktioniert, wurde 2014 beim Vorgängerprojekt Spacetex herausgefunden und ist eine für die Experimente günstige  Rahmenbedingung. Jan Beringer erklärt: „Der menschliche Körper gibt unter Belastung wie auf der Erde Wärme ab und versucht so, sich herunterzukühlen. Jedoch ist der Wärmeaustausch an der Körperoberfläche durch die Schwerelosigkeit verändert – der Wärmeverlust durch Konvektion ist im All nicht vorhanden. Bei körperlicher Aktivität kommt es daher schneller zu einem Hitzestau als auf der Erde. Die Folge davon ist, dass die Körperkerntemperatur schneller auf für die Gesundheit zu hohe Werte steigt. Es ist daher sehr wichtig, den Wärmeaustausch über die Verdunstungskühlung von Schweiß durch Kleidung aus entsprechenden Materialien zu optimieren.“

Für Alexander Gerst sind schweißtreibende Experimente für die Wissenschaft nichts Neues. Bereits bei der Mission „Blue Dot“ im Jahr 2014 lieferte er durch seinen Einsatz im All für das Vorgängerprojekt Spacetex wertvolle Erkenntnisse, die in die Weiterentwicklung der nun eigens für die ISS angefertigten Funktionsshirts eingeflossen sind. „Nun schlägt die  Stunde der Wahrheit – die Untersuchung der drei in ihrer Kühlleistung unterschiedlichen Shirts im Weltall. Wir sind schon sehr gespannt auf die Ergebnisse.“, freut sich Jan Beringer.

Lange müssen die  Projektpartner Hohenstein, Charité Universitätsmedizin Berlin, das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und die Europäische Raumfahrt- Organisation (ESA) nicht auf neue Erkenntnisse warten: Bereits im Juni 2018 sind die Experimente im Rahmen von Spacetex2 anberaumt. Für Alexander Gerst bedeutet das, zusätzlich zu seinen ohnehin regelmäßig notwendigen Trainingseinheiten auf der ISS noch  sechs spezielle Trainings-Sessions mit den unterschiedlichen Funktionsshirts auf dem Ergometer oder dem Laufband zu absolvieren. Spezielle Sensoren des parallel dazu durchgeführten Experiments  „MetabolicSpace“ des Instituts für Luft und Raumfahrttechnik der TU Dresden, ein am Körper tragbares Analysesystem für Körper- und Stoffwechselfunktionen, liefern dabei Daten über Atemfluss, Herzfrequenz und Sauerstoffsättigung. Auf diese Weise kann die Auswirkung der verschiedenen Funktionsshirts auf die Körpertemperatur, den Tragekomfort und die Leistungsfähigkeit im Einzelnen untersucht werden. Die Ergebnisse stehen den Wissenschaftlern schon kurze Zeit später per Daten-Downlink zur Erde zur Verfügung und können in die weitere Forschungsarbeit einfließen.

Quelle:

Hohenstein

ITM TU Dresden Institut für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik (ITM) der TU Dresden
ITM TU Dresden
31.05.2017

Leichtbau leicht gemacht – Neuartiges Verfahren ermöglicht die Herstellung superstabiler Metallzellen auf Webmaschinen

Ob im Maschinenbau, in der Automobilindustrie oder der Luft- und Raumfahrt – dem Leichtbau kommt für die Zukunft dieser Industriebereiche eine entscheidende Bedeutung zu. Leichtere und steifere Bauteile bewirken eine Verminderung des Treibstoffverbrauchs und führen zur Einsparung von Treibhausgasen. „In der Verarbeitung von Leichtmetallen wie Aluminium bei Gussverfahren sind wir heute allerdings an der Grenze des physikalisch Möglichen angelangt“, erläutert Cornelia Sennewald, Ingenieurin an der Fakultät Maschinenwesen der Technischen Universität Dresden. „Der nächste Qualitätssprung zu noch einmal deutlich leichteren und dabei 2 zugleich stabileren Strukturen führt über die Herstellung sogenannter metallischer Zellen. Dabei werden Drähte so ineinander verwoben, dass superfeste Verbindungen bei gleichzeitig minimalem Materialeinsatz entstehen.“

Ob im Maschinenbau, in der Automobilindustrie oder der Luft- und Raumfahrt – dem Leichtbau kommt für die Zukunft dieser Industriebereiche eine entscheidende Bedeutung zu. Leichtere und steifere Bauteile bewirken eine Verminderung des Treibstoffverbrauchs und führen zur Einsparung von Treibhausgasen. „In der Verarbeitung von Leichtmetallen wie Aluminium bei Gussverfahren sind wir heute allerdings an der Grenze des physikalisch Möglichen angelangt“, erläutert Cornelia Sennewald, Ingenieurin an der Fakultät Maschinenwesen der Technischen Universität Dresden. „Der nächste Qualitätssprung zu noch einmal deutlich leichteren und dabei 2 zugleich stabileren Strukturen führt über die Herstellung sogenannter metallischer Zellen. Dabei werden Drähte so ineinander verwoben, dass superfeste Verbindungen bei gleichzeitig minimalem Materialeinsatz entstehen.“


Die noch junge Werkstoffklasse der sogenannten zellularen metallischen Materialien besitzt außerordentliches Potenzial – wobei bislang das Problem bestand, diese Zellen kostengünstig und in industriellem Maßstab zu produzieren. Sennewald gelang es im Rahmen ihrer Doktorarbeit an der Technischen Universität Dresden, ein neuartiges Verfahren zu entwickeln und diese komplexen 3D-Strukturen auf handelsüblichen Webmaschinen herzustellen. „Dank des neuen Verfahrens konnte ich Metallfäden und -drähte statt in den üblichen 2D-Strukturen auch zu 3D-Strukturen verbinden, und zwar in ganz unterschiedlichen Größen und Formen“, erläutert Sennewald. „Außerdem gelang es mir – das war ein zweiter großer Schritt nach vorn –, andere Leichtbaustoffe wie Carbon-Fasern mit zu verweben, was ganz neue Einsatzmöglichkeiten eröffnet.“ Die hybride Verbindung von Metallen und Kunststoffen bietet ein weiteres breites Spektrum ableitbarer Anwendungen. „Wir denken an Crash-Elemente, die eine extrem hohe Steifigkeit besitzen und zudem hohe Temperaturen aushalten. Wir könnten auf diese Weise beispielsweise die Betonstrukturen von Gebäuden verstärken, um sie widerstandsfähiger gegen Erdbeben zu machen. Oder sie besser gegen Explosionen schützen. Bei bestehenden Gebäuden könnte hier ein entsprechender Materialauftrag infrage kommen, bei Neubauten könnten die von uns entwickelten zellularen Webstrukturen gleich mit in den Bau einbezogen werden.“

Quelle:

 Institut für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik (ITM) der TU Dresden