OHB System AG és Fraunhofer IAPT fejlesztik az optimalizált alkatrészek additív gyártásához szükséges folyamatláncot

Reaktionsradhalterung (Anyag: Ti-6Al-4V). (Forrás: Catharina Clemens; Szerzői jog: Fraunhofer IAPT)

Csatlakozóelem (Anyag: Ti-6Al-4V). (Forrás: OHB System AG; Szerzői jog: OHB System AG)

A hozzáadott gyártás bevezetése megbízhatóan megköveteli az összes iparágspecifikus minőségi és szabványkövetelmény betartását. Hogyan sikerül ez, azt egy az OHB System AG és a Fraunhofer IAPT projektje mutatja meg. A szervezetek kidolgozták a tervezési és gyártási szabályokat, valamint az irányelveket és folyamatokat az optimalizált űrkutatási alkatrészek validálására és gyártására az additív PBF-LB/M gyártástechnológia alkalmazásával, és ezeket felhasználták három műholdalkatrész optimalizálására.

A »AM Maturation« projektben az OHB System AG és a Fraunhofer Additív Gyártástechnológiák Intézete (IAPT) az Európai Űrügynökség (ESA) megbízásából kifejlesztettek egy additív folyamatláncot. Az iparágspecifikus alkatrész- és gyártási folyamatkövetelmények alapján a projektpartnerek egy egyedi folyamatláncot határoztak meg a PBF-LB/M alkalmazásával történő gyártáshoz, és három műholdalkatrészt optimalizáltak az additív gyártási útvonal mentén.

Lehetőségek és kihívások az additív gyártás bevezetésében

Az additív gyártás (angolul Additive Manufacturing – röviden AM) ösztönzi minden gyártó iparág innovációs képességét, és hosszú távon csökkentheti a költségeket. A űrkutatásban például az AM növeli a műholdak és űreszközök teljesítményét. Az iparág különösen a PBF-LB/M folyamatból profitál, amely a PBF-LB/M tervezési szabadsága és funkcionális integrációk révén teljesítménynövekedést tesz lehetővé. Továbbá csökkenthető az alkatrészek súlya, a szerelési és integrációs erőfeszítés, valamint a fejlesztési és gyártási idő.

Ugyanakkor a sikeres additív technológiák bevezetése megköveteli a minőségi és iparági szabványok betartását a teljes gyártási folyamat során. Egy robusztus gyártási útvonal ezért elengedhetetlen az additív alkatrészek sikeres gyártásához, amelyek megfelelnek az iparági, minőségi és biztonsági követelményeknek.

Három műholdalkatrész validálja az AM folyamatláncot

Az additív gyártás űripari alkatrészek gyártására való kiterjesztéséhez az OHB System AG és a Fraunhofer IAPT kidolgozták a additív alkatrészek tervezési, gyártási és validálási szabályait és folyamatait. A megközelítés validálását strukturális és opto-mechanikai alkatrészek optimalizálásával érték el műholdplatformokon és műszerekben való alkalmazásra.

A folyamatlánc megalapozásához először tudásátadások, anyagvizsgálatok és beszállítói benchmarkok történtek. A verifikált folyamatok megvalósítása három, egyre összetettebb űrkutatási alkatrész, például összekötő elem, reakciókerék tartó és kettős tükör AM-tervezésével kezdődött, amelyek teljesítménye optimalizált.

A gyártás PBF-LB/M technológiával történt, amely a legalkalmasabb az OHB System AG igényeihez, és megfelel az űrkutatási szabványoknak. A utófeldolgozás során többek között felületi kezeléseket végeztek – például a tükörfelületeken – a további javítás érdekében. A végső tesztek minden alkatrészen a verifikációt szolgálták.

A PBF-LB/M és az előnyök műholdprojektek számára

A Fraunhofer IAPT és az OHB sikeresen kifejlesztett és optimalizált egy átfogó és robusztus AM folyamatláncot a PBF-LB/M számára. Ide tartozik a tervezési és verifikációs kompetenciák kiépítése, valamint egy megbízható beszállítói lánc kialakítása titán- és alumíniumalkatrészekhez.

A reprezentatív módon gyártott műholdalkatrészek esetében az additív gyártási útvonal több előnnyel járt. Ide tartozik például a kapcsolat elemenél a meghatározott merevségi tulajdonságok elérése kontrollált és optimális tömegelosztással. A reakciókerék tartója azonnal beépített kattintó anyáknak köszönhetően könnyebben integrálható és szerelhető. Emellett a fejlesztési idő rövidült a változó körülményekhez való alkalmazkodás érdekében. A három alkatrész közül a legösszetettebb kettős tükör esetében az additív gyártási útvonal alacsonyabb hőmérsékleti deformációt ért el a optimalizált szerelési pontok és a jobb optikai tulajdonságok révén, magasabb hőmérsékleti stabilitás mellett. Továbbá akár 45 százalékos súlycsökkentés is elérhető volt.

Dr. Marco Mulser, az OHB System AG technológiai koordinációs igazgatója összegzi: „A Fraunhofer IAPT segítségével az OHB megbízható folyamatláncot építhetett ki, amely lehetővé teszi számunkra, hogy magas minőségű AM-alkatrészeket alkalmazzunk műholdprojekjeinken.”