Für Komponenten, die hohen Temperaturschwankungen ausgesetzt sind, ist es wichtig, die Wärmeausdehnung der verwendeten Materialien zu kennen. Auf diese Weise können Maßnahmen ergriffen werden, um induzierte Spannungen zu vermeiden. Da sich der Wärmeausdehnungskoeffizient mit der Temperatur ändert, kühlen wir die Proben in unseren Versuchsaufbauten auf -263°C (10K) ab und erwärmen sie auf 200°C.

Runde und flache Proben verschiedener Abmessungen sowie Komponenten können entweder durch direkte Kühlung mit verflüssigtem Stickstoff und Helium oder durch Vakuumisolierung und Strahlungskühlung der Proben geprüft werden. Kapazitive Sensoren messen die Längenänderung mit einer Auflösung von 30 nm. Durch die Durchführung von Messungen in verschiedenen Dimensionen können Strukturen und anisotrope Materialien charakterisiert werden. Die thermische Ausdehnung von Strukturelementen wie Kabeln, Bändern und Geweben kann durch Änderung der Durchbiegung bestimmt werden.

Um Lösungen für die Lagerung von Flüssiggas zu entwickeln oder die Temperaturverteilung in einem Bauwerk in einem frühen Stadium des Designprozesses vorherzusagen, muss die Wärmeleitfähigkeit der verwendeten Materialien bekannt sein. Da diese Eigenschaft bei verschiedenen Temperaturen stark variiert, können wir mit unserem Aufbau die Wärmeleitfähigkeit bei Temperaturen zwischen -263°C (10K) und 17°C bestimmen.

Um solche tiefen Temperaturen zu erreichen, ist der Aufbau vakuumisoliert. Der Aufbau ist sehr flexibel und kann für verschiedene Probengeometrien bis zu einer Länge von 300 mm und einem Durchmesser von 50 mm sowie für gut oder schlecht wärmeleitende (z. B. isolierende) Materialien modifiziert werden.

Nach dem Design eines komplexen Systems kann es kompliziert sein, die Ergebnisse der FEM-Modellierung der thermischen Verformung zu überprüfen. Durch die Kombination unseres Fachwissens in der Temperaturkontrolle auch bei kryogenen Temperaturen, der Entwicklung kundenspezifischer Anlagen und der hohen Messgenauigkeit von Abstandsänderungen, wie bei unseren CTE- und CME-Aufbauten, können wir die thermische Verformung komplexer Strukturen bestimmen. So können wir z.B. die Verschiebung empfindlicher optischer Elemente auf einer Struktur in Abhängigkeit von homogenen und inhomogenen Temperaturänderungen und Umgebungsbedingungen bestimmen.

Zur Kontrolle von Temperatur- und Umgebungsbedingungen können wir auf unsere Infrastruktur von Thermal- und Vakuumkammern zurückgreifen und so in einem Temperaturbereich zwischen -263°C (10K) und 200 °C arbeiten.

Um nicht nur die Temperaturverteilung in einem Bauteil aus einem Werkstoff, sondern auch in Systemen aus unterschiedlichen Werkstoffen, Strukturen und Grenzflächen vorhersagen zu können, muss auch der Wärmeübergang in den relevanten Grenzflächen bestimmt werden.

Mit unserem Wärmekontaktleitfähigkeitsaufbau kann die Wärmeleitung von mechanischen Grenzflächen charakterisiert werden. Der Wärmeübergang in Abhängigkeit von Materialien, Oberflächenbeschaffenheit, Umgebung und Zwischenschichtmaterial sowie der Einfluss von homogenen Flächenpressungen gegenüber einer typischen Verschraubung können untersucht werden.

Eine elektrische Heizung und eine gekühlte Wärmesenke erzeugen eine Temperaturdifferenz. Der parallele Wärmestrom wird durch Umlenkungen reduziert.