Ariane 6: Precisión que despega

El 9 de julio de 2024, había llegado el momento: el nuevo cohete Ariane 6 se lanzó con éxito desde el «puerto espacial» de Kourou, en la Guayana Francesa, y cumplió su misión de poner numerosos satélites en órbita con fines de investigación. ArianeGroup desarrolló la lanzadera de carga pesada Ariane 6 de 62 metros de eslora en nombre de la Agencia Espacial Europea (ESA). Esto asegura el acceso independiente de Europa al espacio.

Tras el primer lanzamiento, el siguiente vehículo de lanzamiento Ariane llegó al espacio en marzo de 2025. Para ello, necesita más de 140 toneladas de combustible a partir de hidrógeno y oxígeno. La parte inferior y superior de los cuatro depósitos de combustible están formadas por los denominados segmentos abovedados hechos de una aleación de aluminio fabricada especialmente para este propósito. Estos componentes en forma de cúpula se encuentran entre las partes más estresadas del cohete y se componen de varios paneles soldados. Para que los componentes puedan soportar las altas cargas durante el corto vuelo al espacio, deben ser dimensionalmente precisos y estar libres de grietas y tensiones residuales antes de soldar. Esto se logra mediante la llamada «formación de bolígrafos» o granallado. En este proceso de conformado, un componente, similar a la forja clásica, se moldea mediante un intenso bombardeo con bolas de acero de diferentes tamaños.

El granallado es un proceso muy exigente, explica Alexander Hoschka, director de proyectos de MT Aerospace: «Las bolas se disparan con precisión y en cantidades exactamente definidas sobre el componente mediante aire comprimido. El arte consiste en controlar todos los parámetros del proceso, como el caudal, la presión del proceso, la velocidad de la bola y la guía de la boquilla a lo largo de la pieza. Dado que la formación progresa con una voladura más dirigida, los robots deben alejar la explosión de la superficie de la pieza y devolverla a ella en 0,1 segundos». Un sistema de dosificación patentado regula los caudales de las bolas. Está diseñado para caudales de hasta 30 kg/min y se pueden procesar cinco diámetros de bola diferentes de hasta 10 mm sin cambiarlos. Es importante retirar inmediatamente del proceso las bolas rotas o posibles piezas extrañas, como los tornillos, ya que de lo contrario podrían provocar daños irreparables en la parte del cohete.

Este proceso especial lo desarrolló MT Aerospace. El líder tecnológico en estructuras ligeras hechas de metal y materiales compuestos produce los segmentos de cúpula en Augsburgo (Baviera). «El sistema es único en todo el mundo», revela Hoschka. «Contratamos específicamente a varios socios para esta tarea». La empresa de tecnología de procesos de granallado Sentenso recibió el encargo de construir una máquina de pruebas para desarrollar el proceso de granallado. El especialista en datos Nebumind utilizó la información obtenida para implementar algoritmos sofisticados para la generación automática de programas de análisis y para supervisar el proceso. Paralelamente, el fabricante de máquinas Freymatic, en estrecha colaboración con MT Aerospace y TBM Automation, desarrolló y fabricó el sistema de granallado que incluye la manipulación de piezas.

La empresa de automatización TBM Automation era responsable del corazón del sistema, del exigente proceso de dosificación de las bolas. El director gerente, Silvester Tribus, explica: «Teníamos que asegurarnos de que el sistema siempre proporcionaba la cantidad correcta de bolas a la velocidad correcta en las boquillas de ráfaga. Además, las bolas se reutilizan y deben clasificarse automáticamente en consecuencia». Para integrar estas y muchas otras funciones en el sistema, como el complejo sistema de transporte, los mecanismos de protección, la extracción de las bolas defectuosas y los dos robots, la empresa del valle del Rin utiliza varios componentes de Siemens. En el sistema funcionan cuatro controladores Simatic con varios dispositivos periféricos. Los sistemas de medición y pesaje de Siwarex controlan con precisión la cantidad de bolas. Además, 16 unidades G120, varias HMI, sistemas RFID y una fuente de alimentación ininterrumpida Sitop garantizan un funcionamiento fluido.

Los controladores y los robots entregan sus datos a través de una conexión OPC-UA a un ordenador perimetral. Esto hace que todos los datos de proceso del sistema estén disponibles para la evaluación y la corrección del programa apoyadas por la IA. Los especialistas en tuneladoras implementaron la automatización por completo en TIA Portal. «Esta plataforma permite programar, configurar y supervisar cómodamente los sistemas de automatización. Es indispensable para nuestro trabajo diario. Tenemos cuatro programadores certificados de TIA trabajando para nosotros», afirma Hubert Mathis, director de proyectos de hardware de TBM. TBM Automation forma parte de los socios de soluciones de Siemens desde 2012, con sólidos conocimientos y experiencia en el uso de las tecnologías y los productos de Siemens.

Los componentes se inspeccionan minuciosamente después de su fabricación. Para poder demostrar su calidad sin problemas en cualquier momento, se almacena un gemelo digital de cada segmento de la cúpula en la base de datos desarrollada por Nebumind. Contiene los datos de medición de los innumerables sensores instalados en la máquina y proporciona información sobre todas las posiciones de los ejes de los robots. Si se producen incoherencias durante el control de calidad externo, se puede rastrear todos los procesos con exactitud. La gran cantidad de datos también debería proporcionar información valiosa para el desarrollo de futuros tipos de productos.

Pronto el próximo cohete Ariane 6 saldrá de la Tierra y prestará sus servicios en el espacio. Vendrán muchas más misiones espaciales. La demanda de sistemas de lanzamiento de cohetes es alta en la actualidad, tanto entre los clientes institucionales como comerciales de MT Aerospace, revela Hoschka: «Estamos orgullosos del éxito del proyecto, que literalmente ha despegado gracias a la colaboración de todas las partes implicadas, favorable a la innovación».