Die OHB-System AG, ein Tochterunternehmen des Raumfahrt- und Technologiekonzerns OHB SE hat eine Förderung für eine Technologieentwicklung aus dem General Support Technology Programm der ESA (European Space Agency) zum 3D-Druck von Struktur- und Nutzlastkomponenten für Satelliten erhalten. OHB wird dabei von seinen Projektpartnern, der Fraunhofer-Einrichtung für Additive Produktionstechnologien IAPT, dem Softwareunternehmen Altair Engineering und der cbprocess GmbH unterstützt.

Die Entwicklung von Prozessleitlinien für die Konstruktion, die Herstellung, die Prüfung und die Verifizierung der Raumfahrttauglichkeit von metallischen 3D-Druck-Bauteilen bilden den Schwerpunkt des Projekts. Das Projekt startete im Oktober 2018 und läuft zweieinhalb Jahre.

3D-Druck zur Reduzierung von Bauteil-Lieferzeiten und der Gesamtmasse von Raumfahrtzeugen

Der 3D-Druck, auch Additive Manufacturing (AM) genannt, hat in den letzten Jahren neue Möglichkeiten hervorgebracht. Die Technologie bietet einen völlig neuen Ansatz, metallische Bauteile in bisher ungekannten Formen zu drucken, welche durch herkömmliche Fertigungstechnologien bisher so nicht möglich waren.

'Insbesondere für die Raumfahrt bietet der Einsatz des 3D-Drucks eine Reihe von Vorteilen. Bauteile aus dem 3D-Drucker können flexibel nach Bedarf und auch in kleinen Stückzahlen wirtschaftlich hergestellt werden', sagt Dr. Marco Mulser, Technologiekoordinator Additive Manufacturing. Gegenüber bisherigen Herstellungsverfahren werden dadurch Lieferzeiten reduziert. Eine konstruktive Anpassung des Bauteils kann innerhalb kurzer Zeit und ohne den Einsatz zusätzlicher Werkzeuge erfolgen. Durch die neuen Möglichkeiten der Formgebung können Bauteile konstruiert werden, die optimal auf die Belastungen abgestimmt sind, die beim Start auf einer Trägerrakete sowie beim Betrieb eines Raumfahrtzeugs im Weltraum auftreten. Bei optimaler Auslegung kann so die Masse einzelner Bauteile und somit auch die Gesamtmasse des Raumfahrtzeugs reduziert werden.

Der 3D-Druck bietet zudem die Möglichkeit, mehrere Einzelteile zu einem Bauteil zusammenzufassen. Insbesondere bei optischen Instrumenten ist ein reduzierter Aufwand bei der Satellitenintegration von großem Vorteil, da hier eine hohe Präzision bei der Integration und Ausrichtung der Einzelkomponenten für die Funktion im Betrieb unerlässlich sind.

Mehr als fünf Jahre Erfahrung

OHB beschäftigt sich bereits seit mehr als fünf Jahren mit der Technologie. So werden in laufenden Projekten bereits Bauteile für optische Instrumente in Aluminium und Titan, Mechanismen für Roboterkomponenten aus Stahl sowie Strukturbauteile aus metallbeschichteten Hochleistungspolymeren mittels 3D-Druck entwickelt. Mit dem ESA-Zuschlag wird OHB seine Kompetenzen für den Einsatz der Technologie weiter ausbauen, um künftig gedruckte Bauteile im Satellitenbau einzusetzen.

Materialeigenschaften sind die Basis für den Designprozess

'Da die Materialeigenschaften erst während des Druckprozesses definiert werden, liegt der Schwerpunkt zunächst darauf, die mechanischen Eigenschaften für Aluminium zu bestimmen. Hier sind insbesondere die Richtungsabhängigkeit längs und quer zur Druckrichtung sowie die Reproduzierbarkeit der Eigenschaften entscheidend', sagt Dr. Marco Mulser. Die Daten werden anschließend als Basis für die Auslegung und den Designprozess verwendet. Entwurfsprinzipien und Konstruktionsleitlinien werden festgelegt, um weitere Randbedingungen des 3D-Druckprozesses in die fertigungsgerechte Konstruktion und bedarfsgerechte Auslegung einfließen zu lassen.

Anhand ausgewählter Bauteile wird anschließend ein Produktions- und Prüfplan für die Qualifikation 3D-gedruckter Bauteile entwickelt. Dieser umfasst die Qualitätssicherung entlang der gesamten Prozesskette und beinhaltet die Qualitätskontrolle des Metallpulvers, die Prozessüberwachung im Druckprozess, prozessbegleitende Materialproben, die Nachwärmebehandlung der Bauteile, das Entfernen von Hilfsstrukturen, die Oberflächen-Nachbehandlung und die Endkontrolle. Ziel ist ein Leitfaden mit gebrauchsfertigen Design- und Qualifikationsrichtlinien, der anschließend als Grundlage für die Einführung von neuen Bauteilen dienen wird.

Aufbau der Lieferkette für den 3D-Druck

Innerhalb des Projektes wird OHB zudem ein strategisches Netzwerk für die Prozess- und Lieferkette zur Herstellung und Prüfung 3D-gedruckter Metallbauteile aufbauen um zukünftig gedruckte Satellitenkomponenten und Instrumente in künftigen Missionen einzusetzen. Wir danken der ESA für das entgegenbrachte Vertrauen und dem DLR Raumfahrtmanagement für seine Unterstützung.

OHB SE veröffentlichte diesen Inhalt am 12 November 2018 und ist allein verantwortlich für die darin enthaltenen Informationen.
Unverändert und nicht überarbeitet weiter verbreitet am 12 November 2018 09:19:07 UTC.

Originaldokumenthttps://www.ohb.de/de/news/ohb-erhaelt-esa-zuschlag-fuer-die-entwicklung-von-satellitenbauteilen-und-instrumenten-aus-dem-3d-drucker/

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