Über ETpathfinder
ETpathfinder ist eine F&E-Einrichtung an der Universität Maastricht zum Testen und Prototyping innovativer Konzepte und zur Ermöglichung neuer Technologien für das Einstein-Teleskop (ET) – ein unterirdisches Gravitationswellenobservatorium der nächsten Generation. Das ET soll 100-mal empfindlicher sein als aktuelle Instrumente und seine Fertigstellung ist für 2035 geplant. Das Teleskop wird es Wissenschaftlern ermöglichen, die genaue Struktur von Neutronensternen, die Geburt von Schwarzen Löchern und die Struktur des Universums unmittelbar nach dem Urknall zu untersuchen.
Reinraumanforderungen für alle Geräte – und Verschraubungen
Die ETpathfinder-Ausrüstung wird derzeit in einem Reinraum zusammengebaut, der einen großen Vakuumbehälter mit verschiedenen Optiken und seismischen Dämpferstrukturen umfasst, um den Testaufbau so weit wie möglich von jeglichem Rauschen der Außenwelt zu isolieren. Der Testaufbau befindet sich in einem Vakuum, um durch die Luft übertragene Vibrationen weiter zu entfernen und auch die Beeinträchtigung der Optiken und Laser durch Luftmoleküle zu minimieren.
“Da wir in unserem Reinraum keine Öle oder Schmiermittel verwenden können, sind die normalen Verbindungselemente einfach keine Option“, erklärt Mathijs Baars, Maschinenbauingenieur am niederländischen Nationalinstitut für subatomare Physik (Nikhef). “Wir haben verschiedene Verbindungselemente getestet, darunter auch mit Titannitrid beschichtete Schrauben, aber BUMAX war die einige Lösung, die unsere Anforderungen vollständig erfüllte und gleichzeitig kosteneffizient war.“
BUMAX liefert Schrauben, Unterlegscheiben und Muttern der Edelstahlsorte BUMAX® 88, die Antifresseigenschaften bietet. Bei herkömmlichen Verbindungselementen aus rostfreiem Stahl, insbesondere in saurer Umgebung, kommt es häufig zum Festfressen, infolge Kaltverschweißens der Schraube am Innengewinde.
Vermeidung der Gefahr des Fressens
ETpathfinder ist ein wissenschaftlicher Aufbau, bei der einige Teile in den nächsten Jahrzehnten möglicherweise mehr als 100 Mal zerlegt und wieder zusammen gebaut werden müssen. Jegliche Fressprobleme hätten schwerwiegende Folgen für das Projekt, insbesondere aufgrund der Reinraumumgebung.
“Der schlimmste Fall für uns wäre, wenn eine verschlissene Schraube mit einem unserer maßgeschneiderten Vakuumteile kaltverschweißt wäre, da der Austausch dieser Teile dann sehr kostspielig wäre“, sagt Baars. „Aus diesem Grund ist die Wahl von Verbindungselementen mit Antifresseigenschaften ein wesentliches Risikomanagement für das gesamte ETpathfinder-Projekt – insbesondere in der Vakuumkammer, wo wir ausschließlich BUMAX-Verbindungselemente verwenden werden.“
Die an das ETpathfinder-Projekt gelieferten BUMAX® 88 Schrauben sind elektropoliert, kolsterisiert und im Reinraum verpackt. Dies ist wichtig, um Partikel von den Schrauben und Muttern im ETpathfinder-Reinraum zu vermeiden, und die Kolsterisierung erhöht die Oberflächenhärte, welches das Risiko des Fressens weiter verhindert.
Beständigkeit gegen Kryogenen Temperaturen
Die ETpathfinder Spiegel werden im Betrieb auf 8K (-265°C) gekühlt, um eine optimale Leistung zu gewährleisten. Die Spiegel werden gekühlt, um thermisches Rauschen zu reduzieren, also Schwingungen von Atomen, die gekoppelt sind mit der Temperatur der Atome.
Metalle werden bei kryogenen Temperaturen typischerweise spröde, was sie anfällig für plötzliches Versagen macht. Aufgrund ihrer hohen Materialqualität, geringen Verunreinigungen und hochwertigen Verarbeitung bieten BUMAX® 88-Verbindungselemente jedoch eine gute Beständigkeit gegenüber kryogenen Temperaturen. Tests von Drittanbietern haben gezeigt, dass BUMAX® 88 Verbindungselemente auch bei Temperaturen bis 0K (-273°C) eine hervorragende Duktilität behalten.
