Neue Produkte vom 05/31/2011

Berliner Glas

Anodisch Bonden von Weltraumspiegeln

(Bild: Berliner Glas)

Berliner Glas fügt Glas und Glaskeramiken wie z.B. SiSiC dauerhaft und extrem stabil durch anodisches Bonden. Dabei verfügt das Unternehmen über die Kompetenz, nicht nur kreisrunde Flächen, sondern auch elliptische oder eckige Werkstücke anodisch zu verbinden. Im Gegensatz zum thermischen Bond basiert die langlebige Haftung auf Ladungsträgeraustausch beider Materialien. Einsatzgebiete dieser Technologie findet man zunehmend bei Weltraumprodukten, da sie in Umgebungen mit starker kosmischer Strahlung, Schock- bzw. Vibrationsbelastungen und großen Temperaturschwankungen eingesetzt wird. Hier scheitern oft konventionelle Fügeverfahren: Klebungen haben den Nachteil der Ausgasung, Strahlungsanfälligkeit oder dem geringen Temperatureinsatzbereich. Verschraubungen könnten sich bei mechanischen Belastungen lösen, müssen also für Weltraumanwendungen zusätzlich durch Kleber gesichert werden.

Am Beispiel eines Weltraumspiegels, entwickelt und gefertigt von Berliner Glas, werden die Vorteile deutlich. Auf einem Trägermaterial mit hoher thermischer Leitfähigkeit und Steifigkeit wird ein auf bis ca. 100μm abgedünntes Glassubtrat anodisch gebondet, das mit einer Spiegelschicht versehen wird. So können die Vorteile eines hochstabilen Trägers mit denen des Glases als Beschichtungssubstrat optimal kombiniert werden. Das Ergebnis ist ein über einen weiten Temperaturbereich stabiles Produkt. Dabei kann das Trägerbauteil zusätzlich noch mit Leichtgewichtsstrukturen versehen werden, um eine um bis zu 90% verringerte Masse zu erzielen. Durch konventionelle Methoden kann auf dem Glassubstrat ein Spiegel mit extrem ebener Fläche erzeugt werden. Zusätzlich bietet die Verwendung eines elektrisch leitfähigen Trägers den Vorteil, dass der Spiegel selbst mit ESD- (Electro-Static Discharge) Schutz ausgestattet werden kann. Berliner Glas hat zudem die Technologie des symmetrischen Spiegelaufbaus optimiert, so dass selbst auftretende thermische Spannungen keine spürbaren Deformationen der gespiegelten Wellenfront erzeugen. Eine extrem hohe optische Qualität ist daher auch unter schwierigsten Bedingungen gegeben.

Der anodische Bond für Weltraumanwendungen von Berliner Glas wurde auf seine Langlebigkeit getestet („space heritage“). Er wurde hochenergetischer Strahlung (Co-60) und einem ausgiebigen Lebensdauertest ausgesetzt. Durch das Design zwischen zwei Festkörpern ist die Fügestelle zudem unempfindlich gegenüber atomaren Sauerstoff und UV-Strahlung. Damit ist eine Haltbarkeit über mindestens 15 Jahren selbst für den geostationären Betrieb möglich. Daneben kann diese Technologie selbstverständlich auch für Anwendungen nicht nur in Geo- sondern auch in Leo (Low Earth Orbit) Umlaufbahnen eingesetzt werden.