Waterjet Technology löst Probleme der Zukunft Raketenwissenschaft

Satelliten in den Orbit zu schicken, ist heute eine große und globale Industrie. In Schweden finden Sie den weltweit führenden Anbieter von Nutzlastadaptern und Trennsystemen für kommerzielle Trägerraketen. Sie stellen Systeme her, die mit allen handelsüblichen Satellitenbussen der Welt kompatibel sind. Marktführerschaft bedeutet ständige Erforschung von Möglichkeiten, die Raketenwissenschaft noch weiter zu entwickeln. Diesmal führte es zu neuen Wegen, ihre dicken Kohlefasermaterialien zu verarbeiten.

Der Nutzlastadapter und das Trennsystem dienen dazu, einen Satelliten in die Umlaufbahn zu bringen. Die Systeme sorgen dafür, dass Satellit und Rakete während der harten Weltraumfahrt sicher miteinander verbunden bleiben und die wertvollen Nutzlasten präzise in die Umlaufbahn bringen.

Der Nutzlastadapter von heute besteht aus Aluminium- und Kohlefasertechnik. Die beiden Teile sind zu einem großen Kegel mit mehreren Metern Durchmesser miteinander verschraubt. Die Konstruktion hat eine beeindruckende Leistung. Über 600 Trennungen wurden im Orbit mit einer Erfolgsrate von 100 Prozent durchgeführt.

Aber Berechnungen haben gezeigt, dass Nutzlastadaptersysteme in 100% Kohlefaser das Gewicht und die Steifigkeit signifikant verbessern würden. Diese Konstruktion könnte sowohl die Raketeneffizienz als auch die Amortisation erhöhen. Anstatt die beiden Nutzlastadapter miteinander zu verschrauben, könnte man die gleiche Konstruktion wie bei Brettschichtholz verwenden – Keilzinkungen. Diese Konstruktion ermöglicht eine große Kontaktfläche, eine feste Verbindung und eignet sich für das Zusammenfügen ähnlicher Materialien.

Da für die Bearbeitung dieser Art von Konstruktion weder Fräsen noch Sägen angewendet werden konnte, wurde Water Jet Sweden kontaktiert, um das Wasserstrahlschneiden zu den Einsatzbedingungen zu testen.

– Komplexe Geometrien von Kohlefasern lassen sich zumeist nur schwer ohne die Wasserstrahlschneidetechnik bearbeiten, erklärt Tony Ryd, CTO bei Water Jet Sweden.

Der Test wurde durchgeführt, indem 47 mm lange Keilzinkungen in einem kegelförmigen 12 mm dicken Kohlefasermaterial mit einem Umfang von 7,2 Metern geschnitten wurden. Der Einschnitt benötigte eine Toleranz von 0,1 mm um den Kreis herum, um sicher zusammengeklebt werden zu können. Für den Test wurde ein hochmodernes FiveX-Maschinensystem von Water Jet Sweden ausgewählt.

– Unser FiveX-Maschinensystem ist einzigartig, da es eine Kombination aus extremer Präzision und vollständiger 3D-Trennschärfe bietet. Es wurde speziell für diese Art von hochentwickelten Anwendungen entwickelt und schneidet mit einer Wiederholgenauigkeit von +/- 0,025 mm, erklärt Tony Ryd.

Das war erfolgreich und ergab klare Schlussfolgerungen. Erstens hat es bewiesen, dass Nutzlastadapter mit vollem Kohlenstoffgehalt auf zukünftigen Trägerraketen möglich sind, und zweitens hat es gezeigt, dass das Abrasiv-Wasserstrahlschneiden eine geeignete Schneidetechnologie für Kohlenstoffmaterialien und die zukünftige Raketenwissenschaft ist.