阿丽亚娜 6：腾飞的精度

2024年7月9日，时机已经到来：新的阿丽亚娜6号火箭成功从法属圭亚那的 “太空港” 库鲁发射，并完成了将许多卫星送入轨道以进行研究的任务。阿丽亚娜集团代表欧洲航天局（欧空局）开发了62米长的重型运载火箭阿丽亚娜6号。这确保了欧洲独立进入太空的安全。

首次发射后，下一枚阿丽亚娜运载火箭于2025年3月进入太空。为此，它需要超过140吨的氢气和氧气燃料。四个油箱的底部和顶部由所谓的圆顶部分组成，该圆顶部分由专门为此目的制造的铝合金制成。这些圆顶形部件是火箭中受力最大的部分之一，由几个焊接面板组成。为了使组件能够承受短暂进入太空期间的高负荷，它们必须尺寸准确，并且在焊接前没有裂缝和残余应力。这是通过所谓的 “喷丸成型” 或喷丸强化来实现的。在这个成型过程中，零件——类似于经典锻造——是通过对不同尺寸的钢球进行密集轰击来成型的。

MT Aeroschka 的项目经理 Alexander Hoschka 解释说：“使用压缩空气精确地将球按精确定义的数量喷射到部件上。艺术是控制所有工艺参数，例如流速、工艺压力、球速和工件上的喷嘴引导。由于成型是通过更有针对性的喷射进行的，因此机器人必须在0.1秒内将喷射从工件表面移出并移回工件表面。”获得专利的计量系统可调节球的流量。它的设计流量高达 30 kg/min，五种直径不超过 10 mm 的球无需更换即可加工。必须立即从工艺中清除破损的球体或可能的螺丝等异物，因为否则它们可能会对火箭部件造成无法弥补的损坏。

这种特殊工艺由 MT Aerospace 开发。由金属和复合材料制成的轻质结构的技术领导者在巴伐利亚州奥格斯堡生产圆顶部分。霍施卡透露：“该系统在全球范围内是独一无二的。”“我们特别邀请了各种合作伙伴来完成这项任务。”抛丸工艺技术公司Sentenso受委托建造一台测试机器，用于开发喷丸工艺。数据专家Nebumind利用所获得的见解来实施复杂的算法，以自动生成强化程序并监控流程。同时，机器制造商Freymatic与MT Aerospace和TBM Automation密切合作，开发并建造了包括零件处理在内的喷丸强化系统。

自动化公司 TBM Automation 负责该系统的核心，即球的严格计量过程。董事总经理西尔维斯特·特里布斯解释说：“我们必须确保系统始终以正确的速度在喷射喷嘴中提供适量的球。此外，这些球可以重复使用，必须相应地自动分类。”为了将这些功能和许多其他功能（例如复杂的运输系统、保护机构、缺陷球的移除以及两个机器人）集成到系统中，这家来自莱茵河谷的公司使用了各种西门子组件。系统中有四个带有各种外围设备的 Simatic 控制器在工作。Siwarex 测量和称重系统可精确监控球量。此外，16 个 G120 驱动器、多个人机界面、射频识别系统和不间断的 Sitop 电源可确保平稳运行。

控制器和机器人通过 OPC-UA 连接将其数据传送到边缘计算机。这使得系统的所有过程数据都可用于 AI 支持的评估和程序校正。隧道掘进机专家在 TIA Portal 中完全实现了自动化。“该平台可以轻松编程、配置和监控自动化系统。这是我们日常工作中必不可少的。我们有四位经过认证的TIA程序员为我们工作。” TBM硬件项目经理休伯特·马西斯说。自2012年以来，TBM Automation一直是西门子解决方案合作伙伴之一，他们在使用西门子技术和产品方面拥有丰富的专业知识和经验。

组件在制造后要经过彻底检查。为了能够随时无缝地证明其质量，每个圆顶片段的数字双胞胎存储在Nebumind开发的数据库中。它包含来自机器中安装的无数传感器的测量数据，并提供有关机器人所有轴位置的信息。如果在外部质量控制期间出现不一致之处，则可以精确追踪所有流程。大量数据还应为未来产品类型的开发提供有价值的信息。

不久，下一枚阿丽亚娜6号火箭将离开地球并在太空中执行其服务。接下来还会有更多的太空任务。霍施卡透露，目前，无论是MT Aerospace的机构客户还是商业客户，对火箭发射系统的需求都很高：“我们为这个成功的项目感到自豪，这个项目之所以真正起飞，要归功于所有参与方的创新友好型合作。”