Az Airbus Defence and Space repülőgépipari vállalat additív gyártást alkalmaz a műholdak alkatrészeinek elkészítése során. A szatellit szó tükörfordítása (kísérő) nem adja vissza ezeknek a technikai eszközöknek az összetettségét, illetve a mindennapi életünkre gyakorolt hatását. Feladataik köre az időjárás-előrejelzéstől az üzenettovábbításon át a navigációs információk közvetítéséig terjed. Az Airbus Defence and Space részlege a világ egyik vezető beszállítója a műholdas és űrközlekedési technológia terén.
Spanyolországban működő leányvállalatának portfóliójában a műholdas rendszerek és a Nemzetközi Űrállomás (ISS) számára készített alkatrészek egyaránt megtalálhatók. Egy kompozit anyagokkal foglalkozó kompetencia központot is kialakítottak, mivel az innovatív anyagok és gyártási módszerek fontosak a repülőgépiparban. A követelmények különösen szigorúak, hiszen az eszközöknek szélsőséges hőmérsékleti körülményeknek és külső erőknek kell ellenállniuk. Ezért is választotta az Airbus Defence and Space a német EOS vállalat additív gyártási technológiáját.
Egyetlen megfelelő anyag: titán
A műholdak jelenlegi generációja speciális konzolokat használ, amelyek összekötő kapocsként szolgálnak a műhold teste és a felső részére illesztett tükrök vagy adók között. Az Airbus Defence and Space mérnökei két fő kihívással néztek szembe a rögzítőkonzolok megtervezése során. Egyrészt a konzoloknak stabilan kell kapcsolódniuk a műhold testéhez. Emellett viszont a világűrben tapasztalható szélsőséges hőmérséklet ingadozások hatásait is tompítaniuk kell. A konzolok szigetelésként is kiemelten fontos szerepet játszanak. Mivel a hőmérséklet –180 és +150 °C közötti tartományban váltakozhat, ez rendkívüli igénybevételt jelent.
Csak néhány olyan anyag létezik, amely megfelel ezeknek a követelményeknek. Mint a repülőgépiparban oly gyakran, végül itt is a titánra esett a választás. A titánnak az olyan jól ismert előnyei mellett, mint a súly és a hővezetőképesség, a sűrűsége is megfelelő.
A hagyományos módon gyártott konzolok, és kiváltképp a műhold szénalapú alkatrészeihez csatlakozó részeik (amelyek különösen nagy hőhatásnak vannak kitéve) nem feleltek meg az Airbus Defence and Space elvárásainak. Emellett a műholdra történő utólagos felszerelés rendkívül időigényesnek bizonyult, így a költségek csökkentésére volt szükség. Ezért a mérnökök alternatív megoldások után kezdtek kutatni. Külön figyelmet szenteltek annak, hogy a jövőben az újabb alkatrészek optimalizálása egyszerűen megoldható legyen.
A választás végül az EOS fém alkatrészek additív gyártására is alkalmas technológiájára esett. Ez a megoldás lehetővé teszi a kipróbált és jól bevált titán alkalmazását, miközben az alkatrésztervek is könnyen a feladathoz igazíthatók. Otilia Castro Matías, az Airbus Defence and Space antennákért felelős vezetője így fogalmazott: „Ennek a megoldásnak két előnye van. Először is lehetővé teszi a gyártás optimalizálását. Másodsorban továbbfejleszthettük a terveket, így a teljes munkadarabot egyetlen lépésben le lehet gyártani. Úgy is fogalmazhatnánk, hogy egy tömbből faragjuk ki – bár technikai szempontból a folyamat épp ellenkezője a hagyományos gyártási módnak.”
A terv elkészültével kezdetét vette a folyamat: a mérnökök ráküldték a nyomtatóra (EOSINT M 280) az előkészített fájlokat, és elkezdődött a gyártás, amelynek során egy lézersugár nagy pontossággal megolvasztja, majd megszilárdítja az egymásra rétegzett fémport, így amikor a precíziós munkadarab elkészül, nem keletkezik anyagfelesleg, csak az ismételten felhasználható nyers porszemcse marad.
Jelentősen csökkentek a hőterhelésből fakadó meghibásodások
Az új eszközök a folyamatba bevont szakértők valamennyi igényének megfelelnek. A legfontosabb azonban az, hogy az egész szerkezet hőellenállása megnőtt, vagyis a 330 °C-os hőtartomány tartós elviselése sem jelenthet gondot, 20 kN erő mellett. Ezenfelül a spanyol repülésügyi szakértőknek sikerült időt megtakarítani az antennaegységek összeállításakor, így a konzolok gyártási ideje öt nappal rövidebb lett. Ezáltal az egy műholdhoz tartozó három konzol legyártása jelenleg egy hónapnál rövidebb időt vesz igénybe.
„A tesztek során azt tapasztaltuk, hogy ezek a fejlesztések jelentősen csökkentik a hőterhelésből fakadó meghibásodások előfordulását. Az űrben végzett bármiféle tevékenység költsége igen magas, ezért itt még fontosabb, hogy az eszközöket megóvjuk minden elképzelhető problémától” – tette hozzá Castro Matías. – Az additív gyártási módszer mérhető hasznot jelent a projekt kritikus pontjain, ráadásul ehhez más területről sem kell forrásokat elvonni. Nem kell kompromisszumot kötni – minden mérnök erre vágyik, a gyakorlatban azonban ritkán van így.” A technikai előnyök mellett a célul kitűzött költségcsökkentést is sikerült elérni: csak a gyártás terén ez több mint 20%-os megtakarítást jelent. Sőt a mérnökök még körülbelül 300 grammos súlycsökkentést is elértek, ami műholdanként majdnem egy kilogramm könnyítést eredményez.
Csökkenő súly, gyártási idő és költségek
Meg kell említeni, hogy a programot az Európai Űrügynökség is támogatta. A projekt sikere megnyitja az utat e hatékony gyártási technológia további repülőgépipari alkalmazása előtt.
„A műholdak rögzítőkonzoljaihoz használt titán rendkívül hatékony megoldásnak bizonyult. A legfőbb gyengesége azonban kiütközött a konzol és az antenna szénalapú paneljének csatlakozásánál a hőmérsékleti hatás miatt. Az additív gyártásnak köszönhetően sikeresen újraterveztük a konzolt, így kiküszöbölhettük ezt a hibát. További előnyöket jelent a súly, a gyártási idő és a költségek csökkentésének lehetősége.” – Otilia Castro Matías, az Airbus Defence and Space antennákért felelős vezetője
forrás: Eos.info