Die TEMPUS-Anlage



TEMPUS ist eine wissenschaftliche Experimentieranlage für die Forschung an schmelzflüssigen Metallen und Legierungen auf Flugzeugparabelflügen. Die Abkürzung TEMPUS steht für "Tiegelfreies elektromagnetisches Positionieren unter Schwerelosigkeit" und beschreibt die zugrunde liegende Technik.

In der Anlage können elektrisch leitende Proben mit Durchmessern von sechs bis zehn Millimetern in einer stromdurchflossenen Spule zum Schweben gebracht, erhitzt und aufgeschmolzen werden. Da die Proben frei in der Spule schweben, wird im Gegensatz zu herkömmlichen Schmelzprozessen in Öfen kein Behälter (Tiegel) benötigt. Die teilweise chemisch äußerst reaktiven Metallschmelzen kommen daher nicht in Berührung mit dem Tiegelmaterial. Dadurch werden sie nicht verunreinigt und es gelingt sogar, die Metalle unterhalb ihres Erstarrungspunktes flüssig zu halten (Unterkühlung).

Unter Schwerelosigkeit sind zur Positionierung der Proben in der Spule weit schwächere Stromstärken nötig als unter herkömmlichen Bedingungen auf der Erde. Dadurch kann das Heizfeld nach dem Schmelzen der Probe abgeschaltet werden und somit der Temperaturbereich, in dem flüssige Proben untersucht werden können, zu niedrigeren Temperaturen hin ausgedehnt werden.

Es verbleibt dann nur noch das Positionierfeld, welches lediglich schwache Rührkräfte in der flüssigen Probe erzeugt, so dass die Schmelze annähernd ungestört beobachtet werden kann. Dies wirkt sich sehr positiv auf die Genauigkeit einiger Messmethoden und die daraus gewonnenen Materialdaten aus. Mit den so gewonnenen Daten können Wissenschaftler verbesserte Computersimulationen durchführen, um technische Gießprozesse zu optimieren.

Die TEMPUS-Anlage wurde von der Firma EADS entwickelt. Ein solcher Anlagentyp wurde bereits auf drei Spaceshuttle-Missionen erfolgreich eingesetzt. Die Europäische Weltraumorganisation ESA und das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) planen darüber hinaus eine Anlage für die Internationale Raumstation (ISS).

Die Experimente während dieser Parabelflugkampagne dienen einerseits der Vorbereitung künftiger Experimente auf der ISS, andererseits werden bereits jetzt für technisch interessante Legierungen Materialdaten gewonnen. So etwa von der Hydro-Aluminium GmbH, den Universitäten Ulm und Bochum sowie dem Max-Planck-Institut für Eisenforschung. Weiterhin wird mit TEMPUS Grundlagenforschung betrieben. Experimente hierzu stammen vom DLR-Institut für Raumsimulation und der Universität Göttingen. Alle Experimente wurden in enger Zusammenarbeit mit dem Nutzerunterstützungszentrum (MUSC) des DLR in Köln-Porz vorbereitet. Das MUSC übernimmt auch die Aufbereitung der Videodaten aller Experimente.

Neben der Hochgeschwindigkeitskamera, die Aufnahmen aus der unterkühlten Schmelze ermöglicht, werden im September 2007 erstmals Daten gemessen, die der Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit von aufgeschmolzenen Proben dienen. Zusätzlich soll die Sauerstoffatmosphäre in der TEMPUS-Prozesskammer genauer charakterisiert werden.


Kontakt
Wolfgang Dreier
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt
, Raumfahrt-Agentur
Tel: +49 228 447-317

E-Mail: wolfgang.dreier@dlr.de
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