Overzicht
In het kader van een langdurige samenwerking op het gebied van onderzoek en ontwikkeling is MX3D een partnerschap aangegaan met Thales Alenia Space om een groot structureel aluminiumonderdeel te ontwikkelen. Dit onderdeel, dat is ontworpen voor de volgende generatie bemande of onbemande ruimtemodules – waaronder geavanceerde drukkamers –, laat zien hoe robotgestuurde Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) de productie van ruimtevaartapparatuur versnelt. Deze samenwerking, die de grenzen van het voortdurende onderzoek en ontwikkeling bij MX3D verlegt, heeft met succes de integratie gerealiseerd van productie met meerdere robots, onderdelen van enorme omvang en hoogwaardige materialen. Door traditionele gesmede ringen en meerstapsassemblages te vervangen door één enkele, continu 3D-geprinte structuur, heeft het project een baanbrekende vermindering gerealiseerd van de productietermijnen, het materiaalafval en de algehele complexiteit van de toeleveringsketen.
Knelpunten bij het smeden omzeilen met WAAM
Bij de traditionele productie van primaire ruimtestructuren wordt gebruikgemaakt van enorme gesmede ruwstukken, die bekend staan om hun lange levertermijnen en materiaalverspilling. Bij conventionele fabricage moeten onderdelen bovendien afzonderlijk worden bewerkt en vervolgens worden samengevoegd, wat extra productiestappen met zich meebrengt. Om deze knelpunten te omzeilen, hebben de engineeringteams meerdere delen van het eindproduct ontworpen als één geïntegreerd model, geoptimaliseerd voor grootschalige WAAM. De voorvorm werd met succes gedeponeerd met behulp van een hoogwaardige aluminium-scandiumlegering, waardoor tussentijdse assemblagestappen werden geëlimineerd en de ‘near-net-shape’-factor werd verhoogd vóór de externe CNC-nabewerking. Om de impact van deze samenwerking op de sector te benadrukken, werd het voltooide project gepresenteerd op de WAMS 26-conferentie, georganiseerd door ESA en NASA.
Belangrijkste projectresultaten
- Verkorting van de doorlooptijd: De structuur op ware grootte is geproduceerd in een fractie van de tijd die bij traditionele productie nodig is.
- Gewichtsbesparing: De massa van het uitgangsmateriaal is aanzienlijk verminderd in vergelijking met traditionele smeedstukken.
- Verbetering van het ‘Buy-To-Fly’-proces: Aanzienlijke vermindering van materiaalverspilling bij de nabewerking.
- Samenvoeging van onderdelen: Afzonderlijke secties samengevoegd tot één afdruk.
“Bij Thales Alenia Space maken we gebruik van Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) om een nieuwe aanpak te ontwikkelen voor de bouw van grootschalige onderdelen voor ruimtehabitats. Deze mijlpaal konden we bereiken dankzij onze samenwerking met MX3D.”
— Nicola Aversano, materiaalingenieur bij Thales Alenia Space
Foto: met dank aan Thales Alenia Space. De nabewerking is uitgevoerd door een toeleveringspartner van Thales Alenia Space
Projectspecificaties
- Sector: Lucht- en ruimtevaart / Ruimteconstructies
- Materiaal / Legering: Zeer robuust aluminium 5183 + Sc (aluminium-scandium)
- Afmetingen: 3,0 meter diameter x 1,5 meter hoogte
- Productietijd: 12 weken ononderbroken productie
- Productiestrategie: Robotgestuurde WAAM + extern CNC-precisiefrezen
- Belangrijkste prestatie-indicator: >50% gewichtsvermindering ten opzichte van ruwe smeedstukken, ~60% verbetering van de 'Buy-To-Fly'-ratio
Foto: met dank aan Thales Alenia Space. De nabewerking is uitgevoerd door een toeleveringspartner van Thales Alenia Space
