Ariane 6: Presnosť, ktorá vzlietne

9. júla 2024 nastal čas: nová raketa Ariane 6 úspešne vypustená z „vesmírneho prístavu“ Kourou vo Francúzskej Guyane a splnila svoju misiu umiestniť početné satelity na obežnú dráhu na výskumné účely. ArianeGroup vyvinula 62 metrov dlhý ťažký nosič Ariane 6 v mene Európskej vesmírnej agentúry (ESA). Tým sa zabezpečí nezávislý prístup Európy do vesmíru.

Po prvom štarte sa ďalšia štartová vozidlo Ariane dostala do vesmíru v marci 2025. Na to vyžaduje viac ako 140 ton paliva z vodíka a kyslíka. Spodná a horná časť štyroch palivových nádrží sú tvorené takzvanými kupolovými segmentmi vyrobenými z hliníkovej zliatiny špeciálne vyrobenej na tento účel. Tieto komponenty v tvare kupoly patria medzi najviac namáhané časti rakety a pozostávajú z niekoľkých zváraných panelov. Aby komponenty odolali vysokému zaťaženiu počas krátkeho letu do vesmíru, musia byť pred zváraním rozmerovo presné a bez trhlín a zvyškových namáhaní. To sa dosahuje takzvaným „peen forming“ alebo peeningom. V tomto procese tvarovania sa komponent - podobný klasickému kovaniu - tvaruje intenzívnym bombardovaním oceľovými guľôčkami rôznych veľkostí.

Alexander Hoschka, projektový manažér spoločnosti MT Aerospace je veľmi náročný proces: „Guľôčky sa strieľajú presne a v presne definovaných množstvách na komponent pomocou stlačeného vzduchu. Umenie spočíva v riadení všetkých parametrov procesu, ako je prietok, tlak procesu, rýchlosť gule a vedenie trysky pozdĺž obrobku. Keďže formovanie postupuje cielenejším tryskaním, roboty musia presunúť výbuch z povrchu obrobku a späť na povrch obrobku v priebehu 0,1 sekundy. Patentovaný dávkovací systém reguluje prietok guľôčok. Je určený pre prietok do 30 kg/min a päť rôznych priemerov guľôčok do 10 mm je možné spracovať bez prepínania. Je dôležité okamžite odstrániť zlomené gule alebo prípadne cudzie časti, ako sú skrutky, z procesu, pretože by inak mohli viesť k nenapraviteľnému poškodeniu časti rakety.

Tento špeciálny proces bol vyvinutý spoločnosťou MT Aerospace. Vedúci technologický líder pre ľahké konštrukcie vyrobené z kovu a kompozitných materiálov vyrába kupolové segmenty v Augsburgu v Bavorsku. „Systém je jedinečný na celom svete,“ odhaľuje Hoschka. „Na túto úlohu sme špeciálne priviedli rôznych partnerov.“ Spoločnosť Sentenso bola poverená vybušením skúšobného stroja na vývoj procesu peeningu. Špecialista na údaje Nebumind využil získané poznatky na implementáciu sofistikovaných algoritmov na automatické generovanie peeningových programov a na monitorovanie procesu. Súčasne výrobca strojov Freymatic v úzkej spolupráci so spoločnosťami MT Aerospace a TBM Automation vyvinul a vybudoval systém peeningu strieľania vrátane manipulácie s dielmi.

Automatizačná spoločnosť TBM Automation bola zodpovedná za srdce systému, náročný proces dávkovania guličiek. Výkonný riaditeľ Silvester Tribus vysvetľuje: „Museli sme zabezpečiť, aby systém vždy poskytoval správne množstvo guličiek pri správnej rýchlosti v tryskách. Okrem toho sa guľôčky opätovne použijú a musia sa podľa toho automaticky triediť.“ Na integráciu týchto a mnohých ďalších funkcií, ako je komplexný dopravný systém, ochranné mechanizmy, odstránenie chybných guličiek a dvoch robotov do systému, používa spoločnosť z údolia Rýna rôzne komponenty Siemens. V systéme pracujú štyri ovládače Simatic s rôznymi periférnymi zariadeniami. Meracie a vážiace systémy Siwarex presne monitorujú množstvo guľôčok. Okrem toho 16 diskov G120, niekoľko HMI, systémy RFID a neprerušiteľný zdroj napájania Sitop zaisťujú bezproblémovú prevádzku.

Ovládače a roboty dodávajú svoje údaje prostredníctvom pripojenia OPC-UA k okrajovému počítaču. Vďaka tomu sú všetky procesné údaje systému dostupné na hodnotenie podporované AI a korekciu programu. Špecialisti TBM implementovali automatizáciu úplne do TIA Portal. „Táto platforma umožňuje pohodlné programovanie, konfiguráciu a monitorovanie automatizačných systémov. Je to nevyhnutné pre našu každodennú prácu. Pracujú pre nás štyria certifikovaní programátori TIA, „hovorí Hubert Mathis, projektový manažér pre hardvér v TBM. Spoločnosť TBM Automation patrí medzi partnerov Siemens Solution od roku 2012, ktorí majú spoľahlivé odborné znalosti a skúsenosti s používaním technológií a produktov spoločnosti Siemens.

Komponenty sú po ich výrobe dôkladne skontrolované. Aby bolo možné kedykoľvek bezproblémovo dokázať svoju kvalitu, je digitálne dvojča každého kupolového segmentu uložené v databáze vyvinutej spoločnosťou Nebumind. Obsahuje údaje o meraní z nespočetných senzorov nainštalovaných v stroji a poskytuje informácie o všetkých polohách osí robotov. Ak sa počas externej kontroly kvality vyskytnú nezrovnalosti, všetky procesy je možné presne vysledovať. Veľké množstvo údajov by malo tiež poskytnúť cenné informácie pre vývoj budúcich typov výrobkov.

Ďalšia raketa Ariane 6 čoskoro opustí Zem a bude vykonávať svoje služby vo vesmíre. Nasleduje mnoho ďalších vesmírnych misií. Dopyt po raketových systémoch je v súčasnosti vysoký, a to tak medzi inštitucionálnymi, ako aj komerčnými zákazníkmi spoločnosti MT Aerospace, odhaľuje Hoschka: „Sme hrdí na úspešný projekt, ktorý doslova vznikol vďaka inovačnej spolupráci všetkých zúčastnených strán.“