Weil jedes Gramm zählt

Turkish Aerospace hat sich zum Ziel gesetzt, das Gewicht von Strukturkomponenten im Rahmen der Entwicklung des geostationären Satelliten TÜRKSAT 6A deutlich zu reduzieren. Eines dieser Strukturelemente ist die sogenannte Star-Tracker-Halterung, die ein optisches Messgerät trägt, das die Position des Satelliten in Relation zur Sternenkonstellation kontinuierlich erfasst und so seine exakte Position im Orbit bestimmt.

Die Hauptkomponenten der Star-Tracker-Halterung wurden bisher konventionell gefräst und anschließend miteinander verschraubt. In Summe bestand die Halterung aus 360 Einzelteilen und wog vier Kilogramm.

Das Ziel von Turkish Aerospace war es, durch den Einsatz von Additiver Fertigung eine Halterung zu produzieren, die:

• mindestens 30 % leichter sein musste
• den relevanten Beschleunigungskräften beim Raketenstart standhält und
• die relevanten Normen und Richtlinien für die Luft- und Raumfahrt erfüllt.

Die Lösung lag im Design

Im Rahmen einer Machbarkeitsprüfung zeigte sich bereits zu Beginn des Projekts, dass sich das ursprüngliche Design der Star-Tracker-Halterung additiv nicht sinnvoll fertigen ließ. Eine durchgeführte Topologieoptimierung führte ebenfalls zu keinem befriedigenden Ergebnis im Hinblick auf die Zielsetzung. Aus diesem Grund entwickelten wir im Rahmen eines ADM-E Projekts eine vollständig neue Konstruktion der Halterung.

Dazu wurden die entsprechenden Kräfte und Frequenzen analysiert, die von der Halterung nicht über- bzw. unterschritten werden durften. Auf dieser Basis entwickelten FIT-Experten mittels CAD-Software (Fusion und Inventor) ein Design, das sich durch eine dünnwandige, hohle Schalengeometrie mit innenliegenden Verstrebungen auszeichnete. Dieses Design wurde mittels Simulation und Iteration (Optistract) so optimiert, dass es den verschiedenen Lastfällen mit hohen Beschleunigungskräften standhielt, ohne dabei die definierten Eigenfrequenzen zu unterschreiten.

Der große Vorteil dieses Designs lag nicht nur in der hohen Stabilität der Halterung, bei gleichzeitig geringem Gewicht, sondern auch in ihrer Einfachheit, denn es kann einteilig gefertigt werden.

Die speziellen Prozess-Anforderungen

Die besondere Herausforderung in dem Projekt bestand darin, eine Geometrie zu entwickeln, die leicht und gleichzeitig extrem stabil ist. Durch das neu entwickelte Design und die Additive Fertigung der Halterung ist das gelungen. Turkish Aerospace hat dabei von folgenden Ergebnissen profitiert:

• Gewichtsreduzierung von etwas mehr als 50 % auf 1,96 kg
• Komplexitätsreduzierung von 360 Teilen auf Einteiligkeit
• Erfolgreicher Test der Halterung mit Beschleunigungskräften von 20 G in alle Richtungen
• Einhaltung der europäischen Normen und Richtlinien für die Luft- und Raumfahrtindustrie

Die Kombination aus Branchenverständnis, Konstruktions- und Fertigungs-Knowhow sowie den umfangreichen Möglichkeiten der hausinternen Qualitätssicherung haben Turkish Aerospace überzeugt. Profitieren auch Sie von unserem Leistungsangebot.