Titanteile für Luft- und Raumfahrt Additive Verfahren optimieren Satelliten

Die Fertigung von optimierten Halteklammern für die Verbindung von Bauteilen bei Telekommunikationssatelliten wird durch additive Fertigungsmethoden kostengünstiger. Wegbereitend für weitere Anwendungsfälle im Raumfahrtbereich war ein Projekt, bei dem die Herstellung thermisch hochbelastbarer Bauteile beschleunigt werden konnte. Das Ergebnis: Die Teile sind nun robuster, wirtschaftlicher zu produzieren und leichter.

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Rhenus Lub GmbH & Co KG

ANCA Europe GmbH

3D-MODEL AG

Springmann AG/SA

EOS GmbH Electro Optical Systems

mei. Die wörtliche Übersetzung «Begleiter» macht nicht annähernd deutlich, welch komplexe technische Meisterleistungen Satelliten sind – und welche Bedeutung sie für unser tägliches Leben haben. Von der Wettervorhersage über den Nachrichtentransport bis hin zu Navigationsinformationen reicht die Bandbreite ihrer Aufgaben. Die Division Airbus Defence and Space zählt zu den weltweit führenden Anbietern u.a. von Satelliten- und Raumtransporttechnologie. Die spanische Niederlassung ist als Teil der Satellitensparte das bedeutendste Raumfahrtunternehmen am Heimatmarkt.

Das Portfolio reicht von Systemen für Satelliten bis hin zu Bauteilen für die internationale Raumstation ISS. Am Unternehmenssitz in Madrid befindet sich zudem ein Kompetenzzentrum für Composite-Werkstoffe – denn innovative Materialien und Fertigungsmethoden spielen in der Raumfahrt eine besonders wichtige Rolle. Der Anspruch an die Bauteile ist wegen der starken Temperaturbelastungen und der einwirkenden Kräfte besonders hoch. Um bestmögliche Ergebnisse bei der Komponentenfertigung zu erzielen, setzt das Unternehmen u.a. auf das additive Fertigungsverfahren von EOS.

Thermisch stark beansprucht

Die aktuelle Satellitengeneration enthält besondere Klammern, die als Bindeglied zwischen dem Körper des Satelliten und der am oberen Ende angeordneten Einspeisungs- und Subreflektor-Anordnung dienen. Die Ingenieure von Airbus Defence and Space standen beim Bau der Halteklammern vor zwei zentralen Herausforderungen: Zum einen müssen die Vorrichtungen die zu befestigenden Bauteile sicher am Korpus fixieren und andererseits die extremen Temperaturschwankungen im All abmildern. Den Halterungen kommt dabei eine grosse Bedeutung als Isolationsschicht zu: Die Temperaturspanne reicht von minus 180 bis plus 150 Grad, entsprechend gross ist die Belastung des Materials. Nur wenige Materialien sind in der Lage, diese Anforderungen zu erfüllen. Titan hat sich – wie häufig in der Luft- und Raumfahrtbranche – als der passende Werkstoff herausgestellt.

Denn neben seinen bekannten Vorteilen bei absolutem Gewicht und Temperaturleitfähigkeit bietet es auch ein akzeptables spezifisches Gewicht. Immerhin kostet jedes Kilogramm mehr, das ins All befördert werden soll, viele tausende Dollar. Die genaue Summe hängt dabei von Faktoren wie dem verwendeten Trägersystem und dem zu erreichenden Orbit ab, aber sechsstellige Summen und mehr sind keine Seltenheit.

Die mit konventionellen Verfahren gefertigten Klammern und insbesondere deren Verbindung mit den Karbonbauteilen des Satelliten – eine thermisch extrem stark beanspruchte Stelle – entsprachen nicht den Vorstellungen von Airbus Defence and Space. Die spätere Montage am Satellitenbauteil hätte ebenfalls zu lange gedauert, sodass diese Kosten gesenkt werden sollten. Die Ingenieure begannen daher mit der Suche nach Alternativen. Besonderes Augenmerk lag darauf, das Design der künftigen Bauteile optimieren zu können.

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