Ariane 6: Preciznost koja poleti

9. srpnja 2024. došlo je vrijeme: nova raketa Ariane 6 uspješno je lansirala iz "svemirske luke" Kourou u Francuskoj Gvajani i ispunila svoju misiju postavljanja brojnih satelita u orbitu u istraživačke svrhe. ArianeGroup je razvio 62 metra dugačko lansirno vozilo Ariane 6 u ime Europske svemirske agencije (ESA). Time se osigurava neovisan pristup Europi svemiru.

Nakon prvog lansiranja, sljedeće lansirno vozilo Ariane ušlo je u svemir u ožujku 2025. Za to je potrebno više od 140 tona goriva iz vodika i kisika. Dno i vrh četiri spremnika goriva čine takozvani kupolasti segmenti izrađeni od aluminijske legure posebno proizvedene za tu svrhu. Ove komponente u obliku kupole spadaju u najteže naprezane dijelove rakete i sastoje se od nekoliko zavarenih ploča. Da bi komponente mogle izdržati velika opterećenja tijekom kratkog leta u svemir, moraju biti dimenzijski precizne i bez pukotina i zaostalih naprezanja prije zavarivanja. To se postiže takozvanim "formiranjem peen" ili peeningom. U ovom procesu oblikovanja komponenta - slično klasičnom kovanju - oblikuje se intenzivnim bombardiranjem čeličnim kuglicama različitih veličina.

Peeling je vrlo zahtjevan proces, objašnjava Alexander Hoschka, voditelj projekta u MT Aerospace: "Kuglice se pucaju precizno i u točno definiranim količinama na komponentu pomoću komprimiranog zraka. Umjetnost je kontrolirati sve parametre procesa kao što su brzina protoka, tlak procesa, brzina kuglice i vođenje mlaznice duž obratka. Budući da oblikovanje napreduje s ciljanijim miniranjem, roboti moraju pomaknuti eksploziju od i natrag na površinu obratka u roku od 0,1 sekunde." Patentirani sustav doziranja regulira protok kuglica. Dizajniran je za protok do 30 kg/min, a pet različitih promjera kugle do 10 mm može se obraditi bez prebacivanja. Važno je odmah ukloniti slomljene kuglice ili eventualno strane dijelove poput vijaka iz postupka, jer bi inače mogli dovesti do nepopravljive štete na dijelu rakete.

Ovaj poseban postupak razvio je MT Aerospace. Tehnološki lider za lagane konstrukcije izrađene od metala i kompozitnih materijala proizvodi segmente kupole u Augsburgu u Bavarskoj. "Sustav je jedinstven u cijelom svijetu", otkriva Hoschka. "Posebno smo doveli razne partnere za ovaj zadatak." Tvrtka za tehnologiju procesa eksplozije Sentenso dobila je zadatak da izgradi testni stroj za razvoj procesa peeninga. Stručnjak za podatke Nebumind koristio je stečene uvide za implementaciju sofisticiranih algoritama za automatsko generiranje programa za peening i za praćenje procesa. Paralelno s tim, proizvođač strojeva Freymatic, u bliskoj suradnji s MT Aerospace i TBM Automation, razvio je i izgradio sustav peeninga, uključujući rukovanje dijelovima.

Tvrtka za automatizaciju TBM Automation bila je odgovorna za srce sustava, zahtjevan proces doziranja kuglica. Izvršni direktor Silvester Tribus objašnjava: "Morali smo osigurati da sustav uvijek osigurava pravu količinu kuglica pravom brzinom u mlaznicama za eksploziju. Osim toga, kuglice se ponovno koriste i moraju se automatski razvrstati u skladu s tim." Da bi integrirala ove i brojne druge funkcije poput složenog transportnog sustava, zaštitnih mehanizama, uklanjanja neispravnih kuglica i dva robota u sustav, tvrtka iz doline Rajne koristi različite Siemensove komponente. U sustavu rade četiri Simatic kontrolera s različitim perifernim uređajima. Siwarex sustavi za mjerenje i vaganje precizno nadgledaju količinu lopte. Nadalje, 16 pogona G120, nekoliko HMI-a, RFID sustavi i neprekidno napajanje Sitop osiguravaju nesmetan rad.

Kontroleri i roboti isporučuju svoje podatke putem OPC-UA veze na rubno računalo. To čini sve procesne podatke sustava dostupnim za evaluaciju koju podržavaju AI i korekciju programa. Stručnjaci TBM-a automatizaciju su u potpunosti implementirali u TIA Portal. "Ova platforma omogućuje udobno programiranje, konfiguraciju i nadzor automatizacijskih sustava. Neophodan je u našem svakodnevnom radu. Imamo četiri certificirana TIA programera koji rade za nas", kaže Hubert Mathis, voditelj projekta za hardver u TBM-u. TBM Automation je među partnerima tvrtke Siemens Solution od 2012. godine, koji imaju dobru stručnost i iskustvo u korištenju Siemensovih tehnologija i proizvoda.

Komponente se temeljito pregledavaju nakon njihove proizvodnje. Kako bi u bilo kojem trenutku mogli neprimjetno dokazati svoju kvalitetu, digitalni blizanac svakog segmenta kupole pohranjen je u bazi podataka koju je razvio Nebumind. Sadrži podatke o mjerenjima bezbrojnih senzora instaliranih u stroj i pruža informacije o svim položajima osi robota. Ako se tijekom vanjske kontrole kvalitete pojave nedosljednosti, svi se procesi mogu točno pratiti. Velika količina podataka također bi trebala pružiti vrijedne informacije za razvoj budućih vrsta proizvoda.

Uskoro će sljedeća raketa Ariane 6 napustiti Zemlju i obavljati svoje usluge u svemiru. Slijedi još mnogo svemirskih misija. Potražnja za sustavima za lansiranje raketa trenutno je velika, kako među institucionalnim tako i komercijalnim kupcima MT Aerospace, otkriva Hoschka: "Ponosni smo na uspješan projekt koji je doslovno krenuo zahvaljujući inovacijskoj suradnji svih uključenih strana."