Gasgeneratoren, Pyrotechnik & Sprengstoffe

In diesem Arbeitsbereich werden Gasgeneratortreibstoffe und Sprengstoffe für wehrtechnische und zivile Anwendungen entwickelt. Forschungsthemen sind Airbag-Anwendungen, Unterwasserrettungssysteme, unempfindliche Hochleistungssprengstoffe, plastische Ladungen und Unterwassersprengstoffe.

Gasgeneratoren und Pyrotechnik

Kaltgasgenerator für Unterwasserrettungssysteme
© Foto Fraunhofer ICT

In 40 m Wassertiefe mit einem Kaltgasgenerator aufgeblasener 230 l-Bag für Unterwasserrettungssysteme

Kaltgasgenerator für Kesselwagen
© Foto Fraunhofer ICT

Anhebung eines 40 t schweren Kesselwagens mit Kaltgasgenerator als Bestandteil eines pyrotechnischen Hubelements

Am Fraunhofer ICT werden Gasgeneratortreibstoffe für wehrtechnische und zivile Anwendungen entwickelt. Beispiele sind Basebleed-Treibsätze für die Rohrwaffenmunition, stranggepresste Schlauchgasgeneratoren für Airbag-Anwendungen und Kaltgasgeneratoren für Unterwasserrettungssysteme.

Spektrum

Die Entwicklung von Gasgeneratortreibstoffen am Fraunhofer ICT umfasst ein breites Anwendungsspektrum. Beispiele für spezifische Erfahrungen und Stoffentwicklungen auf diesem Gebiet sind:

  • Die Entwicklung von Standardgasgeneratortreibstoffen auf der Basis von Ammoniumnitrat und Triaminoguandinnitrat (TAGN) mit inerten und energetischen Bindern,
  • stranggepresste oder im Gießverfahren verarbeitete Komposittreibstoffe für Airbaganwendungen,
  • Zweikammersysteme mit integriertem Treibsatz und Kühlmittel zur Erzeugung von Kaltgas,
  • Gasgeneratortreibstoffe auf der Basis neuer energetischer Verbindungen wie Guanylharnstoffdinitramid (GUDN, FOX-12) mit hohen Gasausbeuten über 1100 Nl/kg und Abgastemperaturen unter 250 °C nach Entspannung (70:1).

Typen und Eigenschaften

Entwickelt und charakterisiert werden Gasgeneratortypen, Komposittreibstoffe, stranggepresste Gasgeneratortreibstoffe und Kaltgasgeneratoren. Komposittreibstoffe werden in eine vorbereitete Isolationshülle heiß gepresst oder gegossen. Stranggepresste, schnell brennende, schnurförmige Gasgeneratortreibstoffe mit weitgehend schadstofffreiem Abgas werden zum Aufblasen schlauchförmiger Bags bis zu 1 m Länge in 10 ms eingesetzt. Kaltgasgeneratoren mit AN-Treibsatz und Kühlmittelgranulat im Zweikammersystem liefern Volumina von 800 bis 6000 l Gas bei einer Endtemperaturen von 70 bis 120 °C über 12 s.

Anwendungen

  • Basebleed Treibsätze zur Reichweitensteigerung für 120 mm o. a. Rohrwaffenmunition auf der Basis von Komposittreibstoffen
  • Gasgeneratoren mit hoher Gasausbeute ≥1700 l/dm³ und geringer Abgastemperatur < 250 °C (nach Entspannung) zur Anwendung bei Hydraulik- und Steuerungssystemen
  • Gasgeneratoren für Airbaganwendungen mit ausreichend schadstofffreien Abgas, hoher Temperatur- und Umweltbelastbarkeit (Beständigkeit von 400 h bei 130 °C)
  • Schnurgasgeneratoren zum Aufblasen schlauchförmiger Bags im Millisekundenbereich für Kopf- und Seitenairbags im Automobilbau
  • Kaltgasgeneratoren mit Wirkungszeiten bis zu 20 s und Abgastemperaturen unter 100 °C für Rettungsinseln, Rettungsbags und Notfallabdichtungen, hydraulische Schließ-, Öffnungs- und Hebevorrichtungen, Aufblaseinrichtungen für Notshelter und Freilandsysteme

Sprengstoffe

Detonationswärme als Funktion der Zusammensetzung
© Foto Fraunhofer ICT

Detonationswärme als Funktion der Zusammensetzung

Sprengbunker und Sprengladungen
© Foto Fraunhofer ICT

Sprengbunker und Sprengladungen

Unter Verwendung von neuen energetischen Komponenten werden unempfindliche Hochleistungssprengstoffe entwickelt und charakterisiert. Produktbeispiele sind gepresste oder gegossene kunststoffgebundene Sprengstoffe, formbare plastische Ladungen oder Unterwassersprengstoffe.

Mit neuen energetischen Komponenten werden Formulierungen von Sprengstoffen mit höherer Leistung und geringerer Empfindlichkeit im Vergleich zu bestehenden Sprengladungen entwickelt. Sie werden in der Herstellungstechnologie ausgearbeitet und charakterisiert. Produktbeispiele hierfür sind gepresste oder gegossene kunststoffgebundene Sprengstoffe, formbare, plastische Ladungen oder Unterwassersprengstoffe.

Computergestützte Optimierung

Unterstützt werden die Entwicklungen und Optimierungen durch Berechnungen mit dem ICT-Thermodynamik-Code und dem Programm Cheetah 2.0, beispielsweise durch Berechnung der Detonationswärme als Funktion der Zusammensetzung.

Prozessvarianten bei der Herstellung von Sprengladungen

  • Ladungsherstellung durch Pressen - Hydrap Presse, Presskraft 1250 kN, flexible Wahl des Pressvorganges, ein- und beidseitiges Pressen möglich
  • Gießen von TNT-Ladungen - Gießanlage zur Verarbeitung von max. 8 kg TNT
  • Gießen von kunststoffgebundenen Ladungen - thermostatisierte Horizontal- und Vertikalkneter mit hoher Scherkraft zur Verarbeitung von hochviskosen Massen für Ansatzgrößen von 50 g bis max. 8 kg
  • Gießanlagen - Evakuierbare Gießvorrichtungen

Charakterisierungsmethoden

Getestet werden die neu konzipierten Sprengladungen im Sprengbunker. Des Weiteren werden Sicherheitstests nach standardisierten Verfahren der NATO (STANAG) durchgeführt. Wichtige charakteristische Parameter hierbei sind:

  • Brookfield-Viskosität
  • Reib- und Schlagempfindlichkeit
  • Dichte
  • Detonationsgeschwindigkeit
  • Stoßwellenempfindlichkeit

Leistungen

Die Entwicklung von Formulierungen und die Herstellung von Sprengkörpern nach den Spezifikationen des Auftraggebers.