Halbschale für Satellitentanks

Beschreibung des Bauteils: Die 400 mm große Halbschale stellt eine Hälfte eines Satellitentanks aus Titan dar. Nach der Additiven Fertigung wird die Innenseite drehend bearbeitet, die Außenseite bleibt unbearbeitet. Zwei Halbschalen werden mittels WIG-Schweißens miteinander verbunden und anschließend mit CFK umwickelt. In den Tanks befindet sich später Xenon oder Helium.

Herausforderung: Bis 2020 wurden solche rotationssymetrischen Geometrien bei MT Aerospace noch aus Schmiedestücken erstellt bzw. aus dem Vollen gefräst: Bei einem Materialabtrag von 98 % kein sehr wirtschaftliches Verfahren. Zudem dauerte es aufgrund der langen Lieferzeiten bei Schmiedeteilen bis zu zwölf Monate, ehe ein Tank fertiggestellt werden konnte. Da zudem der Kostendruck in der Raumfahrt in den vergangenen Jahren stark gestiegen ist, war es an der Zeit, einen neuen Lösungsansatz zu entwickeln.  

Lösung: Mit der Hinzunahme des Laserauftragsschweißens (DED) ins Technologie-Portfolio gelang es den Ingenieurinnen und Ingenieuren des Unternehmens, eine solche Halbschale in weniger als fünf Stunden zu drucken, bei einer nahezu optimalen Nutzung des Ausgangsmaterials in Pulverform. DED steht für „Directed-Energy-Deposition“ und beschreibt das Aufschweißen von Metallpulver mit Hilfe einer Laserquelle. Die Maschine arbeitet im Fünf-Achs-Betrieb, wie auch konventionelle CNC-Bearbeitungs-Fräsmaschinen, nur, das hier additiv gefertigt wird. Das DED erzeugt höhere Abschmelzleistungen als das PBF-M-Verfahren, eignet sich jedoch besonders gut für rotationssymmetrische Bauteile. Durch abschließende zerstörungsfreie Prüfverfahren konnte MT Aerospace sicherstellen, dass der Tank allen Belastungen standhält und das Verfahren für den späteren Einsatz geeignet ist.

Fazit: Durch den Einsatz der additiven Technologie konnte die Lieferzeit eines Satellitentanks von ca. zwölf Monaten auf drei Monate reduziert werden. Zudem verläuft die Herstellung ca. 20 % günstiger. Durch dieses gelungene erste Projekt konnten weitere Bauteile bei der MT Aerospace identifiziert werden, die zukünftig nicht mehr konventionell, sondern additiv erstellt werden. DED hat sich somit als ein skalierbares Verfahren erwiesen.