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3D Druck

März 2015 - Als erstes Unternehmen weltweit hat Tesat-Spacecom, eins der größten Raumfahrtunternehmen Deutschlands, bei der Anwendung von additiven Fertigungstechniken (auch als 3D-Druck bekannt) Pionierarbeit für die Herstellung von Mikrowellenkomponenten geleistet. Der Durchbruch erfolgte im Rahmen einer Tätigkeit im ARTES-Programm, das von der ESA unterstützt wird.

Additive Herstellung wird seit vielen Jahren in der Medizintechnik zur Herstellung von u.a. metallische Implantate und/oder Knochen- bzw. Zahnersatz verwendet. In letzter Zeit hat sich diese Technologie dahingehend weiterentwickelt, das auch hochwertige Aluminiumteilen hergestellt werden können. Ein Ansatz dabei nennt sich Additive Layer Manufacturing (ALM), bei dem metallisches Pulver Schicht für Schicht aufgetragen wird und vordefinierte Formen durch einen Hochleistungslaser mit einem Strahldurchmesser in der Größenordnung von 1/10 mm verschweißt werden.

160419 Exponat 2bBis vor kurzem verhinderte die Rauheit der resultierenden Oberflächen die Anwendung dieser Herstellungstechnik für Mikrowellen-Komponenten, da dies zu einer verschlechterten Leistung führen würde. In der durch ARTES unterstützten Aktivität war ein Team von TESAT und dem Fraunhofer ILT mit Unterstützung von technischen Experten der ESA dazu in der Lage, diesem Problem Herr zu werden was letztlich den Weg ebnete, die Technik zur Produktion zu verwenden.

Unter Verwendung dieser Technik können sehr komplexe Komponenten zu überschaubaren Kosten und in geringer Stückzahl in kurzer Zeit hergestellt werden. Nahezu beliebige Geometrien, die sonst nicht möglich wären oder wenn nur sehr schwierig und teuer, sind mittlerweile realisierbar.

Die Unterstützung der ESA für die Anwendung von ALM in der europäischen Raumfahrtindustrie reicht zurück bis ins Jahr 2008. In diesem Jahr hörten ESA-Payload-Ingenieur Christoph Ernst und Materialexperte der ESA Laurent Pambagian das erste Mal von dieser neuen Technik und sahen, dass ein großes Potenzial in ihr ruht. Sie kümmerten sich um interne Fördergelder, um eine Reihe von Mikrowellen-Teilen aus Aluminium und Titan mit Hilfe von 3D-Druck herzustellen. Dieser Erfolg führte zu einer Reihe von Entwicklungsaktivitäten, die durch das ARTES-Programm unterstützt wurden, in denen auch TESAT beteiligt war.

"Die Ergebnisse dieser Bemühungen sind sehr beeindruckend", sagt ESA Mikrowellen-Ingenieur Cesar Miquel Espana, der die Aktivitäten beaufsichtigte. "Wir sehen, dass die HF-Leistung denen von traditionell hergestellten Teilen entspricht, oft aber mit reduzierter Masse."

 

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Roadmap für die ALM Bereitstellung

"Die Raumfahrtindustrie fordert Innovationen und wir haben jetzt einen Schlüssel in der Hand, diese auch zu liefern. Nach weiteren Leistungsbewertungen in diesem Jahr streben wir an, FM-Einheiten im Jahr 2017 zu liefern"

"Die Raumfahrtindustrie ist auf die Kleinserienfertigung komplexer Teile ausgerichtet. Das ist genau das, wofür sich additive Herstellungsverfahren ideal eignen", sagt ESA-Christoph Ernst.