Ariane 6: Natančnost, ki vzleti

9. julija 2024 je prišel čas: nova raketa Ariane 6 je uspešno izstrelila iz »vesoljskega pristanišča« Kourou v Francoski Gvajani in izpolnila svoje poslanstvo, da v orbito postavi številne satelite v raziskovalne namene. ArianeGroup je v imenu Evropske vesoljske agencije (ESA) razvil 62-metrsko težkasto lansirno vozilo Ariane 6. To zagotavlja neodvisen dostop Evrope do vesolja.

Po prvem izstrelitvi je naslednja lansirna vozila Ariane marca 2025 prišla v vesolje. Za to potrebuje več kot 140 ton goriva iz vodika in kisika. Spodnji in vrh štirih rezervoarjev za gorivo tvorita tako imenovani kupolasti segmenti, izdelani iz aluminijeve zlitine, posebej izdelane za ta namen. Te komponente v obliki kupole spadajo med najbolj obremenjene dele rakete in so sestavljene iz več varjenih plošč. Da lahko sestavni deli prenesejo velike obremenitve med kratkim letom v vesolje, morajo biti pred varjenjem dimenzijsko natančni in brez razpok in preostalih napetosti. To dosežemo s tako imenovanim »peen formiranjem« ali peeningom. V tem procesu oblikovanja je komponenta — podobna klasičnemu kovanju — oblikovana z intenzivnim bombardiranjem z jeklenimi kroglicami različnih velikosti.

Vodja projekta pri MT Aerospace pojasnjuje Alexander Hoschka, vodja projekta pri MT Aerospace: »Kroglice se natančno in v natančno določenih količinah streljajo na komponento s stisnjenim zrakom. Umetnost je nadzor vseh procesnih parametrov, kot so pretok, procesni tlak, hitrost kroglice in vodenje šobe vzdolž obdelovanca. Ker oblikovanje napreduje z bolj ciljnim peskanjem, morajo roboti v 0,1 sekunde premakniti eksplozijo stran od površine obdelovanca in nazaj na površino obdelovanca. Patentirani dozirni sistem uravnava pretok kroglic. Zasnovan je za pretok do 30 kg/min, pet različnih premerov krogle do 10 mm pa je mogoče obdelati brez prehoda. Pomembno je, da iz postopka takoj odstranite zlomljene kroglice ali morebitne tuje dele, kot so vijaki, saj bi sicer lahko povzročili nepopravljivo škodo na delu rakete.

Ta poseben postopek je razvil MT Aerospace. Vodilna tehnologija za lahke konstrukcije iz kovin in kompozitnih materialov proizvaja segmente kupole v Augsburgu na Bavarskem. »Sistem je edinstven po vsem svetu,« razkriva Hoschka. »Za to nalogo smo posebej pripeljali različne partnerje.« Podjetje za tehnologijo eksplozijskih procesov Sentenso je bilo naročeno za izdelavo testnega stroja za razvoj procesa peeninga. Strokovnjak za podatke Nebumind je pridobljene vpoglede uporabil za izvajanje prefinjenih algoritmov za samodejno generiranje programov peeninga in za spremljanje procesa. Vzporedno je izdelovalec strojev Freymatic v tesnem sodelovanju z MT Aerospace in TBM Automation razvil in zgradil sistem za peeliranje, vključno z ravnanjem z deli.

Podjetje za avtomatizacijo TBM Automation je bilo odgovorno za srce sistema, zahteven postopek doziranja kroglic. Izvršni direktor Silvester Tribus pojasnjuje: »Morali smo zagotoviti, da sistem vedno zagotavlja pravo količino kroglic pri pravi hitrosti v šobah. Poleg tega se kroglice ponovno uporabijo in jih je treba ustrezno samodejno razvrstiti.« Za vključitev teh in številnih drugih funkcij, kot so zapleten transportni sistem, zaščitni mehanizmi, odstranjevanje okvarjenih kroglic in oba robota v sistem, podjetje iz doline Rena uporablja različne Siemensove komponente. V sistemu delujejo štirje krmilniki Simatic z različnimi perifernimi napravami. Merilni in tehtalni sistemi Siwarex natančno spremljajo količino krogle. Poleg tega 16 pogonov G120, več HMI, RFID sistemi in neprekinjeno napajanje Sitop zagotavljajo nemoteno delovanje.

Krmilniki in roboti svoje podatke posredujejo prek povezave OPC-UA na robni računalnik. Tako so vsi procesni podatki sistema na voljo za vrednotenje, podprto z umetno inteligenco, in popravljanje programa. Strokovnjaki TBM so avtomatizacijo v celoti uvedli v TIA Portal. »Ta platforma omogoča udobno programiranje, konfiguracijo in spremljanje sistemov avtomatizacije. To je nepogrešljivo pri našem vsakdanjem delu. Za nas delajo štirje certificirani programerji TIA, »pravi Hubert Mathis, vodja projekta za strojno opremo pri TBM. TBM Automation je od leta 2012 med partnerji Siemensovih rešitev, ki imajo dobro strokovno znanje in izkušnje pri uporabi Siemensovih tehnologij in izdelkov.

Komponente po izdelavi temeljito pregledamo. Da bi lahko kadarkoli brezhibno dokazali svojo kakovost, je digitalni dvojček vsakega segmenta kupole shranjen v bazi podatkov, ki jo je razvil Nebumind. Vsebuje merilne podatke iz neštetih senzorjev, nameščenih v stroju, in zagotavlja informacije o vseh položajih osi robotov. Če pride do nedoslednosti med zunanjim nadzorom kakovosti, je mogoče natančno zaslediti vse procese. Velika količina podatkov bi morala zagotoviti tudi dragocene informacije za razvoj prihodnjih vrst izdelkov.

Kmalu bo naslednja raketa Ariane 6 zapustila Zemljo in opravljala svoje storitve v vesolju. Sledi še veliko vesoljskih misij. Povpraševanje po raketnih sistemih je trenutno veliko, tako med institucionalnimi kot komercialnimi kupci MT Aerospace, razkriva Hoschka: »Ponosni smo na uspešen projekt, ki se je dobesedno začel zahvaljujoč inovacijam prijaznemu sodelovanju vseh vpletenih strani.«