Edelstahl Rostfrei in der Luft- und Raumfahrt

Der 1912 entwickelte Edelstahl vom Typ 1.4301 war der erste Schritt auf dem Weg zu rost-, säure- und hitzebeständigen Werkstoffen. Durch Erhöhung des Legierungsanteils von Nickel von 8 auf 10 Prozent und Hinzulegieren von Molybdän konnte 1928 der V4A-Stahl zum Patent angemeldet werden. Er entspricht den heutigen Werkstoffnummern 1.4401, 1.4404 und 1.4571 für korrosiv und thermisch höhere Beanspruchungen. Mit der Entwicklung von Nickel-Basis-Superlegierungen stehen der Industrie seit 1940 kriech- und spannungsfeste Legierungen auch für Temperaturen über 800 Grad Celsius zur Verfügung. Sie kennzeichnen zugleich eine hohe thermomechanische Ermüdungsfestigkeit und Hochtemperatur-Korrosionsbeständigkeit. Ihr Einsatzspektrum wuchs mit den fortschreitenden technischen Möglichkeiten der Verarbeitung und den rasant steigenden Anforderungen der Luftfahrtindustrie. Ob als Triebwerksteile, Quer- oder Seitenruder des legendären Überschallflugzeugs Concorde, an Bord der Apollo 11 auf dem Weg zur Mondlandung oder als Komponenten von Flaggschiffen der heutigen Luftfahrt wie dem Airbus A380 oder der Trägerrakete Ariane 5: Seit vielen Jahrzehnten tragen korrosionsbeständige Stähle und Legierungen kontinuierlich zur technischen Verbesserung der Fluggeräte bei. Aluminium und Kunststoffcomposites eroberten zwar im Laufe der Jahre durch ihr geringes Gewicht erhebliche Marktanteile, aber Bauteile mit besonderen physikalischen Anforderungen machen sie auch weiterhin unverzichtbar. Im Bereich der korrosionsbeständigen Stähle zählen neben den klassischen Edelbaustählen für die Luftfahrt vom Typ 1.7734 auch nichtrostende martensit-aushärtende Stähle vom Typ 1.4548, martensitische Stähle Typ 1.4044, austenitische Stähle Typ 1.4546 sowie nichtmagnetisierbare Stähle, die auch bei extremer Kaltverfestigung diese Eigenschaft bewahren, zu den Sonderstählen.

Die mechanischen und chemischen Eigenschaften haben hochlegierten Edelstahl auch in zentralen Triebwerksapplikationen etabliert. Ob bei der Aufhängung, als präzise verarbeitete Leitschaufeln für den Hochdruckverdichter oder als effizienter Schallschutz für die Triebwerke des A380: Hitze- und Korrosionsbeständigkeit sowie hoher Abrasionswiderstand qualifizieren nichtrostende Stähle auch hier für den Dauereinsatz. Für die sogenannten Liner – Bleche oder Metallgewebe, die zum Schallschutz direkt vorne am Triebwerk beim Lufteinlass oder in der Brennkammer selbst eingebaut werden – setzen sich verstärkt hochpräzise Edelstahlgewebe durch. Sie brechen durch ihre gewebte Struktur den Schall und verringern so seine Intensität. Die erforderliche Feinheit der Drähte mit einer Drahtstärke unter 42 μm bei gleichzeitig gegebener extremer Robustheit und Verfügbarkeit begründet den Erfolg der aus nichtrostendem Stahl gewebten Konstruktionen. Eigenschaften, die Edelstahlgewebe seit den 1980er-Jahren bereits in Windkanälen erfolgreich unter Beweis stellen. Mit bis zu 10 bar Druck oder 12.000 km/h werden dort heute Modelle wie das Hyperschallflugzeug Shefex II für wenige Millisekunden überströmt, um die Bedingungen des Wiedereintritts in die Erdatmosphäre mit elffacher Schallgeschwindigkeit zu simulieren. Verkehrsflugzeuge werden in unterschiedlichen Windkanalarten in ihrem Aerodynamik-, Aeroakustik-, Thermo- und Kryoverhalten optimiert. Extrem belastbare Strömungssiebe aus Edelstahlgewebe mit Drahtstärken ab 0,2 Millimeter, zuverlässiger Kälte- und Hitzebeständigkeit sowie Korrosionsfestigkeit entscheiden auch hier über die Effizienz der aufwändigen Tests.