Ariane 6: Ακρίβεια που απογειώνεται

Στις 9 Ιουλίου 2024, είχε έρθει η ώρα: Ο νέος πύραυλος Ariane 6 εκτοξεύτηκε με επιτυχία από το «διαστημικό λιμάνι» Kourou στη Γαλλική Γουιάνα και εκπλήρωσε την αποστολή του να τοποθετήσει πολλούς δορυφόρους σε τροχιά για ερευνητικούς σκοπούς. Η ArianeGroup ανέπτυξε το όχημα εκτόξευσης βαρέων ανύψωσης Ariane 6 μήκους 62 μέτρων για λογαριασμό της Ευρωπαϊκής Υπηρεσίας Διαστήματος (ESA). Αυτό εξασφαλίζει την ανεξάρτητη πρόσβαση της Ευρώπης στο διάστημα.

Μετά την πρώτη εκτόξευση, το επόμενο όχημα εκτόξευσης Ariane έφτασε στο διάστημα τον Μάρτιο του 2025. Για αυτό, απαιτεί περισσότερους από 140 τόνους καυσίμου από υδρογόνο και οξυγόνο. Το κάτω μέρος και το πάνω μέρος των τεσσάρων δεξαμενών καυσίμου σχηματίζονται από τα λεγόμενα τμήματα θόλου κατασκευασμένα από κράμα αλουμινίου ειδικά κατασκευασμένο για το σκοπό αυτό. Αυτά τα εξαρτήματα σε σχήμα θόλου είναι από τα πιο έντονα καταπονημένα μέρη του πυραύλου και αποτελούνται από πολλά συγκολλημένα πάνελ. Προκειμένου τα εξαρτήματα να αντέχουν στα υψηλά φορτία κατά τη σύντομη πτήση στο διάστημα, πρέπει να είναι διαστασιακά ακριβή και απαλλαγμένα από ρωγμές και υπολειπόμενες τάσεις πριν από τη συγκόλληση. Αυτό επιτυγχάνεται μέσω του λεγόμενου «σχηματισμού peen» ή του shot peening. Σε αυτή τη διαδικασία σχηματισμού, ένα συστατικό - παρόμοιο με την κλασική σφυρηλάτηση - διαμορφώνεται μέσω εντατικού βομβαρδισμού με χαλύβδινες μπάλες διαφορετικών μεγεθών.

Ο Alexander Hoschka, υπεύθυνος έργου της MT Aerospace, είναι μια πολύ απαιτητική διαδικασία: «Οι μπάλες πυροβολούνται με ακρίβεια και σε ακριβείς ποσότητες πάνω στο εξάρτημα χρησιμοποιώντας πεπιεσμένο αέρα. Η τέχνη είναι να ελέγχετε όλες τις παραμέτρους της διαδικασίας όπως ο ρυθμός ροής, η πίεση διεργασίας, η ταχύτητα της σφαίρας και η καθοδήγηση ακροφυσίων κατά μήκος του τεμαχίου εργασίας. Δεδομένου ότι η διαμόρφωση προχωρά με πιο στοχευμένη ανατίναξη, τα ρομπότ πρέπει να μετακινήσουν την έκρηξη μακριά και πίσω στην επιφάνεια του τεμαχίου εντός 0,1 δευτερολέπτων.» Ένα κατοχυρωμένο με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας σύστημα δοσολογίας ρυθμίζει τους ρυθμούς ροής των σφαιρών. Είναι σχεδιασμένο για ρυθμούς ροής έως 30 kg/min και πέντε διαφορετικές διαμέτρους σφαιρών έως 10 mm μπορούν να υποβληθούν σε επεξεργασία χωρίς αλλαγή. Είναι σημαντικό να αφαιρέσετε αμέσως σπασμένες μπάλες ή πιθανώς ξένα μέρη όπως βίδες από τη διαδικασία, καθώς διαφορετικά θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε ανεπανόρθωτη ζημιά στο τμήμα του πυραύλου.

Αυτή η ειδική διαδικασία αναπτύχθηκε από την MT Aerospace. Ο ηγέτης τεχνολογίας για ελαφριές κατασκευές από μέταλλο και σύνθετα υλικά παράγει τα τμήματα θόλου στο Άουγκσμπουργκ της Βαυαρίας. «Το σύστημα είναι μοναδικό παγκοσμίως», αποκαλύπτει ο Hoschka. «Φέραμε ειδικά διάφορους συνεργάτες για αυτό το έργο.» Η εταιρεία τεχνολογίας διεργασιών έκρηξης Sentenso ανατέθηκε να κατασκευάσει μια μηχανή δοκιμής για την ανάπτυξη της διαδικασίας εκρήξης. Ο ειδικός δεδομένων Nebumind χρησιμοποίησε τις γνώσεις που αποκτήθηκαν για να εφαρμόσει εξελιγμένους αλγόριθμους για αυτόματη δημιουργία προγραμμάτων peening και για την παρακολούθηση της διαδικασίας. Παράλληλα, ο κατασκευαστής μηχανημάτων Freymatic, σε στενή συνεργασία με την MT Aerospace και την TBM Automation, ανέπτυξε και κατασκεύασε το σύστημα πυροβολισμού, συμπεριλαμβανομένου του χειρισμού εξαρτημάτων.

Η εταιρεία αυτοματισμού TBM Automation ήταν υπεύθυνη για την καρδιά του συστήματος, την απαιτητική διαδικασία δοσολογίας των μπάλων. Ο διευθύνων σύμβουλος Silvester Tribus εξηγεί: «Έπρεπε να διασφαλίσουμε ότι το σύστημα παρέχει πάντα τη σωστή ποσότητα μπάλων με τη σωστή ταχύτητα στα ακροφύσια έκρηξης. Επιπλέον, οι μπάλες επαναχρησιμοποιούνται και πρέπει να ταξινομηθούν αυτόματα ανάλογα.» Για την ενσωμάτωση αυτών και πολλών άλλων λειτουργιών, όπως το σύνθετο σύστημα μεταφοράς, οι μηχανισμοί προστασίας, η αφαίρεση ελαττωματικών σφαιρών και τα δύο ρομπότ στο σύστημα, η εταιρεία από την κοιλάδα του Ρήνου χρησιμοποιεί διάφορα εξαρτήματα της Siemens. Τέσσερις ελεγκτές Simatic με διάφορες περιφερειακές συσκευές λειτουργούν στο σύστημα. Τα συστήματα μέτρησης και ζύγισης της Siwarex παρακολουθούν με ακρίβεια την ποσότητα της μπάλας. Επιπλέον, 16 μονάδες δίσκου G120, πολλά HMI, συστήματα RFID και μια αδιάλειπτη τροφοδοσία Sitop εξασφαλίζουν ομαλή λειτουργία.

Οι ελεγκτές και τα ρομπότ παραδίδουν τα δεδομένα τους μέσω σύνδεσης OPC-UA σε έναν υπολογιστή edge. Αυτό καθιστά όλα τα δεδομένα διαδικασίας του συστήματος διαθέσιμα για αξιολόγηση που υποστηρίζεται από AI και διόρθωση προγράμματος. Οι ειδικοί της TBM εφάρμοσαν πλήρως τον αυτοματισμό στο TIA Portal. «Αυτή η πλατφόρμα επιτρέπει άνετο προγραμματισμό, διαμόρφωση και παρακολούθηση συστημάτων αυτοματισμού. Είναι απαραίτητο από την καθημερινή μας εργασία. Έχουμε τέσσερις πιστοποιημένους προγραμματιστές TIA που εργάζονται για εμάς», λέει ο Hubert Mathis, διευθυντής έργου υλικού στην TBM. Η TBM Automation είναι ένας από τους Συνεργάτες Λύσεων της Siemens από το 2012, οι οποίοι διαθέτουν άρτια τεχνογνωσία και εμπειρία στη χρήση τεχνολογιών και προϊόντων της Siemens.

Τα εξαρτήματα ελέγχονται διεξοδικά μετά την κατασκευή τους. Για να μπορέσετε να αποδείξετε την ποιότητά τους απρόσκοπτα ανά πάσα στιγμή, ένα ψηφιακό δίδυμο κάθε τμήματος θόλου αποθηκεύεται στη βάση δεδομένων που αναπτύχθηκε από την Nebumind. Περιέχει τα δεδομένα μέτρησης από τους αμέτρητους αισθητήρες που είναι εγκατεστημένοι στο μηχάνημα και παρέχει πληροφορίες για όλες τις θέσεις των αξόνων των ρομπότ. Εάν προκύψουν ασυνέπειες κατά τον εξωτερικό ποιοτικό έλεγχο, όλες οι διαδικασίες μπορούν να εντοπιστούν με ακρίβεια. Ο μεγάλος όγκος δεδομένων θα πρέπει επίσης να παρέχει πολύτιμες πληροφορίες για την ανάπτυξη μελλοντικών τύπων προϊόντων.

Σύντομα ο επόμενος πύραυλος Ariane 6 θα εγκαταλείψει τη Γη και θα εκτελέσει τις υπηρεσίες του στο διάστημα. Θα ακολουθήσουν πολλές ακόμη διαστημικές αποστολές. Η ζήτηση για συστήματα εκτόξευσης πυραύλων είναι επί του παρόντος υψηλή, τόσο μεταξύ θεσμικών όσο και εμπορικών πελατών της MT Aerospace, αποκαλύπτει ο Hoschka: «Είμαστε περήφανοι για το επιτυχημένο έργο που κυριολεκτικά απογειώθηκε χάρη στη φιλική προς την καινοτομία συνεργασία όλων των εμπλεκόμενων μερών».