BERLIN / LONDON (IT BOLTWISE) – Fraunhofer HHI zeigt auf der ILA 2026, wie laserstrukturierte Metalloberflächen Wärme im Weltraum deutlich besser abstrahlen. Im Vakuum können Satelliten keine Wärme über Leitung an die Umgebung abgeben; sie sind auf Strahlungskühlung angewiesen. Durch Femto- und Nanosekunden-Laser lassen sich Emissivitäswerte von zuvor rund zehn Prozent auf etwa 95 bis 99 Prozent steigern. Gleichzeitig arbeiten die Forschenden daran, das teure Verfahren mittelfristig durch robustere Laserprozesse zu ersetzen.
Satellitenbetreiber kämpfen im Orbit mit einem grundlegenden Physikproblem: Im Vakuum fehlt die Wärmeleitung in die Umgebung. Damit kann weltraumtaugliche Elektronik Hitze nicht einfach „wegleiten“, sondern muss sie in den Weltraum abstrahlen. Genau an dieser Stelle setzen neue Thermomanagement-Ansätze an, die nicht nur auf klassische Radiatormaterialien setzen, sondern deren Oberflächen gezielt in Mikrostrukturen umformen. Auf der ILA 2026 präsentiert das Fraunhofer-Umfeld, wie sich mit Laserstrukturierung die Fähigkeit zur Wärmestrahlung so weit steigern lässt, dass sich Kühlkonzepte für Leistungselektronik und Triebwerkskomponenten neu denken lassen.
Technisch ist die Idee bestechend: Radiatoren funktionieren im Weltraum vor allem über Emissivität, also darüber, wie effizient eine Oberfläche Wärmestrahlung emittiert. Reines Metall, etwa Aluminium, besitzt im Grundzustand nur eine vergleichsweise geringe Emissivität von etwa zehn Prozent. Das Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut (HHI) bearbeitet daher Metalloberflächen mit Femto- und Nanosekundenlasern so, dass sie im Strahlungsbild „anders“ wirken. Dabei werden mit ultrakurzen Pulsen kegelförmige Strukturen im Größenbereich von einem Mikrometer in die Oberfläche eingebracht, ohne das Material chemisch nennenswert zu verändern. Für die praktische Auslegung ist dabei entscheidend, dass die Oberflächenfunktion physikalisch optimiert wird, statt auf aufwendige Beschichtungen angewiesen zu sein.
Ein Vorteil dieses Ansatzes liegt in der Prozessführung: Bei der Femto-Laserbearbeitung verdampft ein Teil der Oberfläche; durch die extrem kurzen Laserpulse bleibt das Material nach Angaben der Forschenden dabei unbeschadet. Die resultierenden Strukturen erhöhen die thermische Emissivität je nach Werkstoff auf Werte im Bereich von 95 bis 99 Prozent – berichtet wird dies für Aluminium, Edelstahl, Titan und Kupfer. In Tests hielten die laserstrukturierten Aluminiumflächen Temperaturen bis zu 650 Grad Celsius stand. Besonders wichtig ist zudem die Materialstabilität am Rand des Schmelzpunkts: Solange die Laserstruktur thermisch stabil bleibt, soll die Funktion auch bei höheren Lasten nicht sofort degradieren. Im Betrieb reduziert das außerdem Risiken, die bei lackierten Oberflächen durch alterungsbedingte Abgabe flüchtiger Bestandteile entstehen können.
Für den Markt ist dieser Schritt eine Antwort auf ein wiederkehrendes Muster in der Raumfahrt: Radiatoren und Thermokonzepte sind häufig durch Kombinationen aus Materialwahl, Beschichtungstechnologie und Qualifizierungsaufwand geprägt. Etablierte Hersteller und Systemintegratoren nutzen typischerweise standardisierte Beschichtungen oder spezielle Oberflächenbehandlungen, die zwar funktionieren, aber mit Alterung, Outgassing-Risiken und begrenzter Langzeitstabilität kämpfen können. In diesem Kontext tritt das Fraunhofer-Team mit einer Alternative an, die – zumindest im Prinzip – die Lieferkette vereinfacht: Wenn anstelle von Lackbeschichtungen eine Laserstrukturierung genügt, könnten Startgewicht und Fertigungsaufwand sinken. Als direkter Wettbewerbs- und Einordnungsrahmen lässt sich dabei annehmen, dass gerade Raumfahrtzulieferer und Integratoren, die konventionell auf beschichtete Radiatoren setzen (etwa im Umfeld großer europäischer Raumfahrtproduzenten), die neue Prozesskette gegen bestehende Produktionslinien abwägen werden.
Hinzu kommt, dass die Entwicklung nicht im Labor stehen bleibt. Teile der laserstrukturierten Proben aus Aluminium und Titan wurden bereits seit Dezember 2024 zu Testzwecken ins All gebracht. In einem Projekt mit der Europäischen Weltraumorganisation ESA und unter Beteiligung der Azimut Space GmbH wurden die Oberflächen als strahlungskühlende Elemente an der Außenhülle der Internationalen Raumstation ISS in Flugrichtung angebracht. Damit verschiebt sich die Fragestellung von der reinen Emissivitätsmessung hin zu Langzeitfragen wie Materialalterung, eventuellen Beschädigungen und realen Veränderungen der Wärmeabstrahlwerte. Solche Daten sind für die Industrie häufig der entscheidende Hebel, weil sie die Qualifizierung nach gängigen Raumfahrtanforderungen praktisch untermauern – unabhängig davon, ob ein Radiator später im Satellitenbus oder an Triebwerkskomponenten eingesetzt wird.
Damit stellt sich auch die Frage nach Skalierung und Kosten: Femto- und Nanosekundenlaser sind zwar technologisch überzeugend, aber kapitalintensiv und im Produktionsalltag nicht immer wirtschaftlich. Das HHI-Team hat deshalb den Laserprozess in Zusammenarbeit mit Azimut Space weiterentwickelt, um perspektivisch stärker auf günstigere und robustere Nanosekundenverfahren zu setzen. Erwartbar ist dabei ein Trade-off: Während die erreichbare Wärmeabstrahlung möglicherweise auf etwa 85 Prozent sinkt, sollen sich Investitionskosten deutlich reduzieren lassen. Das Ziel ist, den Prozess mittelfristig in Fertigungsumgebungen abbildbar zu machen – mit einer weiteren Vereinfachung, weil die Strukturen dann offenbar unter Reaktivgasatmosphäre, etwa in reinem Sauerstoff, hergestellt werden können. Gerade für Serienfertigungen von Kleinsatelliten und für leistungsdichte Systeme kann diese Kosten-/Leistungsrelation marktentscheidend werden.
Der nächste Schritt ist gleichzeitig ein organisatorischer: Die Forschungsergebnisse sollen über eine Ausgründung namens Dythalis vermarktet werden, die Berichten zufolge im Mai dieses Jahres an den Start gehen soll. Als Zielgruppe werden vor allem Hersteller von Satelliten und Kleinsttriebwerken genannt, also jene Segmente, in denen Thermomanagement nicht nur „nice to have“, sondern ein direkter Treiber für Missionsdauer, Zuverlässigkeit und Designfreiheit ist. Auf der ILA 2026 wird das Team zudem laserstrukturierte elektronische Boxen und Düsengeometrien vorstellen, um die Übertragbarkeit auf reale Baugruppen zu demonstrieren. Für Entwickler in der Enterprise- und Zuliefererwelt bedeutet das: Thermische Effekte lassen sich künftig stärker als Engineering-Problem der Oberflächentopologie betrachten – nicht nur als Materialfrage.
Aus regulatorischer und sicherheitstechnischer Perspektive ist der Ansatz ebenfalls interessant. Raumfahrtkomponenten unterliegen in der Qualifizierung typischerweise strengen Anforderungen an Materialverhalten über Zeit, thermische Zyklen und die Kontrolle potenzieller Emissionen. Wenn bei lackierten Oberflächen Lösungsmittel ausgasen oder sich Beschichtungen über Jahre verändern, kann das in Test- und Betriebsphasen zu unvorhersehbaren Effekten führen. Laserstrukturierte Metalloberflächen, die ohne diese Lackschicht auskommen, reduzieren zumindest das Risiko des Outgassing und vereinfachen die Plausibilisierung im Rahmen von Integrationsprüfungen. Parallel bleibt der Qualifizierungsaufwand bestehen, weil neue Oberflächenbearbeitungen im Flugversuch nachgewiesen werden müssen – genau dafür liefern die ISS-Daten eine zentrale Grundlage. Insgesamt zeichnet sich ab, dass laserstrukturierte Radiatoren die Systemarchitektur in der Raumfahrt mittelfristig stärker beeinflussen könnten als klassische, beschichtungsbasierte Kühlkonzepte.
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