Das Schweizer Technologie- und Raumfahrtunternehmen Ruag Space will schon bald Satelliten mit Bauteilen ausrüsten, die aus einem 3D-Drucker kommen. Das soll Gewichts- und Kostenvorteile bringen. Ein Bauteil wurde bereits hergestellt.
In einem Pilotprojekt haben die Spezialisten der Ruag Space eine Halterung für die Antenne eines Erdbeobachtungssatelliten gebaut. Eine vergleichbare, jedoch mit einem herkömmlichen Verfahren produzierte Halterung hatte die Ruag für Sentinel-1A, einen Radarsatelliten der Europäischen Raumfahrtagentur ESA geliefert. Gemeinsam mit Spezialisten der Firma Altair haben die Ingenieure der Ruag diese Halterung nun komplett neu entwickelt, um sie für die Herstellung im 3D-Druck zu optimieren.
3D-Druck liefert mehr Steifigkeit bei weniger Gewicht
Die Altair-Software machte es dabei möglich, die Gestaltungsfreiheit, welche die additive Fertigung bietet, auszunutzen. Die Formgebung (Topologie) des Bauteils wird dabei so optimiert, dass nur noch genau so viel Material eingesetzt wird, wie unbedingt nötig. Das bei EOS, einem deutschen Spezialisten für den industriellen 3D-Druck, gefertigte Bauteil wiegt im Vergleich zum alten Modell nur noch die Hälfte und ist dennoch steifer. Mit rund 40 cm Länge ist die Antennenhalterung eines der größten jemals im Pulverbett-Verfahren hergestellten Bauteile.
Derzeit wird die neue Halterung intensiven Tests unterzogen, um sie für den Einsatz im Weltall zu qualifizieren. Ende des Jahres sollen diese Qualifikationstests abgeschlossen sein. "Unser Ziel ist es, zukünftige Sentinel-1-Satelliten, mit Antennen-Halterungen auszurüsten, die im 3D-Druck hergestellt worden sind", erklärt Michael Pavloff, Chief Technical Officer der Ruag Space.
Leichter, schneller und billiger zu fertigen
Seit 2013 beschäftigt sich die Ruag Space intensiv mit der Forschung & Entwicklung im Bereich des "Additive Manufacturing", wie die Herstellung von dreidimensionalen Objekten mithilfe von 3D-Druckern in Expertenkreisen auch genannt wird. Beim 3D-Druck wird ein Pulver schichtweise aufgetragen und in der gewünschten Form verbunden, etwa, indem es durch Laser automatisch an den entsprechenden Stellen geschmolzen wird.
Gegenüber konventionellen Verfahren bietet die Herstellung von Metall- und Kunststoffteilen im 3D-Druck eine Reihe von Vorteilen: Sie sind leichter, schneller zu fertigen und letzten Endes billiger herzustellen. Vor allem die Gewichtsersparnis ist in der Raumfahrt ein entscheidender Faktor, denn je leichter ein Satellit ist, umso kostengünstiger kann er ins All gebracht werden.
Ganz neue Möglichkeiten für funktionale Strukturelemente
Die jetzt gebaute Antennenhalterung wird kein Einzelfall bleiben: "Der 3D-Druck hat ein gigantisches Potenzial für die Raumfahrt. Wir entwickeln derzeit weitere Anwendungen", so Ruag Space CTO Pavloff. Zukünftig werde es möglich sein, ganze Satellitenstrukturen im 3D-Druck zu erstellen. Baugruppen, die heute noch getrennt gefertigt werden, beispielsweise Kabelbäume, Reflektoren oder Heizrohre könnten dann direkt in die Strukturelemente integriert werden.
Auch die Design-Spezialisten von Altair profitieren vom gemeinsamen Projekt: "Die Zusammenarbeit mit der Ruag Space und EOS ermöglicht es uns, noch innovativere durchgängige Design- und Optimierungsprozesse anzubieten, mit denen die Vorteile der additiven Fertigung optimal ausgenutzt werden können", erklärt Pietro Cervellara, Geschäftsführer von Altair.
Im Bild: Die im 3D-Druck hergestellte Antennenhalterung für einen Sentinel-1-Satelliten.
Foto: Ruag
