Fraunhofer op de Hannover Messe: productietechnologieën voor de EU ruimtevaartindustrie

Om het concurrentievermogen van Europese ruimtetransportsystemen te vergroten, ontwikkelen onderzoekers van het Fraunhofer Instituut voor Lasertechnologie (ILT) innovatieve productietechnologieën voor raketcomponenten in het Enlighten-project. De onderzoekers presenteren hun resultaten deze week op de Hannover Messe (hal 2, stand B24).

Binnen het Enlighten-project (European iNitiative for Low cost, Innovative & Green High Thrust ENgine) werken de wetenschappers aan nieuwe technologieën om de kosten van ruimtevaart te verlagen en het Eruopese concurrentievermogen te vergroten. De 18 partners krijgen steun van de Europese Commissie.

3D print mondstuk

De experts van Fraunhofer ILT willen het mondstuk van een raketmotor produceren met behulp van lasermateriaaldepositie (LMD) en een demonstrator op schaal bouwen. “Het bijzondere aspect is hoe het brede scala aan mogelijkheden dat de LMD-technologie biedt de snelheid en kosteneffectiviteit van de productie van nieuwe generaties raketstraalpijpen drastisch verbetert. Naast het grote bouwoppervlak heeft het onderzochte ontwerp uitzonderlijk fijne, dunwandige koelkanalen die grote inspanningen vergen om te worden geïmplementeerd in conventionele productieroutines”, zegt Min-Uh Ko, de coördinator van dit deelproject.

Flexibel, productief, accuraat – en dus grensverleggend

Andere methoden, zoals WAAM en laserpoederbedfusie (LPBF), zijn niet in staat gebleken om dergelijke ingewikkelde structuren te produceren of hebben een aanzienlijk lagere productiviteit. Bovendien zijn er met name bij LPBF aanzienlijke beperkingen qua afmetingen. “Het opwindende aan de LMD-technologie is dat het procesprincipe kan worden overgedragen op vrijwel elk soort kinematisch systeem. En dat betekent dat het formaat ook eenvoudig te schalen is”, aldus Ko.

De dunwandige structuren van de thruster vereisen laserbronnen met een specifieke straalkwaliteit die een straal produceren met een uitzonderlijk kleine diameter. “Wij zijn op dit gebied extra sterk omdat we diverse laserbronnen en optische configuraties in huis hebben die we kunnen aanpassen aan de individuele toepassing”, zegt Jochen Kittel, projectmanager Enlighten bij Fraunhofer ILT.

De raketproductie in een stroomversnelling brengen

Het mondstuk is ontworpen voor gebruik als onderdeel van de volgende generatie raketten die uit het Ariane-programma zal voortkomen. ArianeGroup is coördinator van het project. In feite kan het raketmondstuk al met conventionele methoden worden geproduceerd, maar het proces omvat veel losse opeenvolgende stappen, wat tijd- en kostenintensief is. Omdat geen enkele leverancier alle stappen op één productielocatie kan uitvoeren, moeten de componenten naar meerdere locaties worden verplaatst. Hierdoor ontstaat een procesketen die de productie- en levertijden aanzienlijk verlengt.

“Een procestechnologie die veel afzonderlijke stappen elimineert, zal de kosten aanzienlijk verlagen. Tegelijkertijd zullen we de tijd die nodig is om een raketmondstuk te produceren aanzienlijk verkorten. Op dit moment duurt het proces ruim een aantal maanden”, aldus Kittel.

Een enabler voor de industrie

Naast de productietechnologie en het realiseren van de demonstrator richt Fraunhofer ILT zich op procesbewaking en kwaliteitsborging. Doel is om de technologieën massaproductieklaar te maken. Daarom wordt tegelijkertijd een procesmonitoringsysteem gebruikt met als doel sensorgegevens te benutten om potentiële procesafwijkingen te lokaliseren en te elimineren, waardoor de kwaliteit van de componenten over de hele linie wordt gegarandeerd.