Leichtgewichte für die Raumfahrt: ESA beauftragt Siemens

Die Europäische Weltraumorganisation (ESA) hat Siemens Digital Industries Software damit beauftragt, Anwendungssoftware für die Konstruktion von additiv gefertigten Metallteilen in der Luft- und Raumfahrt zu entwickeln.

01. Juli 2019
Leichtgewichte für die Raumfahrt: ESA beauftragt Siemens
Das Design4AM-Projekt soll dem Prozess für die Entwicklung und Herstellung von leichtgewichtigen Konstruktionen für die Raumfahrt validieren. (Bild: Siemens)

Die Anwendungssoftware wird Siemens‘ Softwarelösung für die industrielle additive Fertigung nutzen. Diese beinhaltet generatives Engineering, Topologie-Optimierung, prädiktive Analytik, Prozesssimulation, Bauvorbereitung und Produktionsabwicklung.

Das Design4AM-Projekt basiert auf der engen Zusammenarbeit zwischen Siemens und Sonaca, dem Spezialisten für Luft- und Raumfahrtkonstruktionen, mit finanzieller Unterstützung der ESA und des Belgian Federal Science Policy Office (Belspo). Design4AM schafft einen validierten Prozess für die Verwendung der umfassenden additiven Fertigungssoftware von Siemens, um hochoptimierte, leichtgewichtige Strukturbauteile für Raumfahrtanwendungen zu konstruieren. Dazu zählen Armaturen (strukturell mit CFK-Platten verbunden), Halterungen und Bipods für verbesserte Leistung und Kosten.

Additive Fertigung gilt als wichtiges Werkzeug für die Raumfahrtindustrie. Sie erfüllt strukturelle und multidisziplinäre Anforderungen für Raumfahrtanwendungen als mit traditionellen Fertigungsmethoden. Das Gewicht ist ein besonders kritischer Aspekt für Raumfahrtanwendungen. Laut Branchenberichten entspricht ein Pfund Nutzlast den Startkosten von 10.000 US-Dollar. Additive Fertigungstechniken können dazu beitragen, nahezu jede Art von komplexer Struktur in Trägerraketen, Antrieben, Satelliten und verschiedenen Raumfahrzeugkomponenten leichter zu machen.

Design4AM nutzt die Siemens Digital Innovation Platform und Sonacas Erfahrung in Raumfahrtanwendungen, Fertigungseigenschaften, im Umgang mit Materialien, bei Tests und numerischen Methoden zur Validierung der Prozesskette. Die Software-Lösungen NX und Simcenter von Siemens ermöglichen es Ingenieuren, eine Vielzahl von Konstruktionskonzepten in einem automatisierten Closed-Loop-Prozess zu untersuchen, der die Anforderungen an die technische Leistungsfähigkeit, den Herstellungsprozess und die Betriebskosten berücksichtigt. Diese Lösungen können Fertigungseinschränkungen wie thermo-mechanische Bauteilverformung, die Bauteilorientierung in der Baukammer oder die Gestaltung von Stützstrukturen berücksichtigen. Die integrierte Softwareumgebung verkürzt den Prozess der Bauteilkonzeption und -optimierung und ermöglicht die Herstellung leistungsstarker Strukturen.

„Additive Fertigung hilft der ESA, Prozesse zu optimieren und so optimale Leistung bei reduzierten Kosten zu erzielen. Im Vergleich dazu erfordern traditionelle Fertigungsmethoden mehrere Bearbeitungsschritte und Werkzeuge, um das gewünschte Ergebnis zu erhalten“, so Didier Granville, RTD-Projektmanager bei Siemens in Lüttich. „Gemeinsam mit Sonaca helfen wir der ESA, die Vorteile der additiven Fertigung zu nutzen, um hochbelastbare Strukturen zu produzieren, die den extremen Kräften beim Start von Weltraumsatelliten standhalten.“