Das Kryo-Labor des Faserinstitut Bremen

Labore für Werkstoffprüfungen unter kryogenen Temperaturen

Faserinstitut Bremen e.V. beschäftigt sich seit 2022 mit der Untersuchung der Eignung von Materialien unter tiefkalten Temperaturen. Hintergrund dieser Forschungsaktivitäten ist, dass sich CFK mit seinen herausragenden mechanischen Eigenschaften grundsätzlich besonders für Drucktanks sowie für Tanks zur Speicherung von tiefkaltem Flüssigwasserstoff eignet. Auch das Verhalten von metallischen Werkstoffen, Schweißnähten und Klebstoffen sowie von Monitoring-Systemen unter kryogenen Temperaturen ist für die Entwicklung von Tanks- und Tanksystemen von großem Interesse und Gegenstand der Forschung und Entwicklung am FIBRE.

Schwerpunkte der Arbeiten am Institut sind die Analyse der Wirkung einer Überlagerung von statischen und dynamischen Lasten, sowohl mechanisch als auch thermisch. Wesentliches Forschungsziel ist, ein abgesichertes Verständnis für die initiale Schädigung und den Schädigungsfortschritt zu erlangen. Dieses Wissen dient dann dazu, den Werkstoff zu verbessern, z.B. durch die optimierte Verstärkungstextilien, den Laminataufbau und neue bzw. modifizierte Kunststoffmatrices.

Faserinstitut Bremen e.V. betreibt dazu im Kryo-Labor im Forschungszentrum ECOMAT moderne Zugprüfmaschinen (statisch und dynamisch), die in Flüssigstickstoff bei nahezu -200°C arbeiten. Ergänzt werden diese Maschinen im Januar 2025 durch eine dynamische Zugprüfmaschine, deren temperierbarer Probenraum bis 15K mit kryogenem Helium gekühlt wird und die mit einer Helium-Permationsmessung ausgerüstet werden wird. Damit soll der Zusammenhang zwischen Lasten und Schädigungsfortschritt in Form von Mikrorissen und einer zunehmenden Helium-Durchlässigkeit untersucht werden.

Im ECOMAT stehen weiterhin eine TMA zur Bestimmung des CTE zwischen 5K und 200°C zur Verfügung, ein Rheometer für Temperaturen bis -160°C und eine mit Helium betriebene Permeationsmessung für Drücke bis 100 bar.

Aktuell arbeitet Faserinstitut Bremen e.V. zusammen mit dem DLR-Institut für Raumfahrtsysteme (DLR-RY) an der Installation von weiteren Zugprüfmaschinen, die in Flüssigwasserstoff arbeiten werden. Die Inbetriebnahmen der Maschinen sind nach einem umfangreichen Umbau des Wasserstofflabors in den Räumen des DLR für Ende 2025 geplant.