Laserlassen en 3D-printing in de ruimtevaart

Laserlassen en 3D-printen levert nu al Ariane 6 raket nozzles met 90% minder componenten. Ze zijn ook 40% goedkoper en 30% sneller gebouwd.

ENGINEERINGNET.BE - De eerste Ariane 6 nozzle (SWAN) voor de Vulcain 2.1 raketmotor is bij Airbus Safran Launchers in Frankrijk gearriveerd. De nozzle die GKN Aerospace bouwde, meet 2,5 m in diameter.

Bij de bouw van de structurele onderdelen werd volop gebruik gemaakt van laserlassen en Laser Metal Deposition (LMD) -een additieve 3D-printtechnologie. Dat resulteerde in 90% minder onderdelen. Van de zowat duizend componenten zijn er nu nog een honderdtal.

Een demonstrator nozzle werd al met succes op ware grootte getest in ESA’s Ariane Research and Technology Accompaniment (ARTA) Programma. In Frankrijk zal de nieuwe nozzle nu op een Vulcain 2.1 motor gebouwd worden voor een test in Duitsland.

De Ariane 6 komt in 2020 in dienst. Hoofdcontractant is Airbus Safran Launchers. ESA bekostigt het ontwikkelingsprogramma. GKN Aerospace zal de nozzle bouwen in zijn sterk geautomatiseerde fabriek in het Zweedse Trollhättan. Die fabriek opent volgende jaar, in 2018, de deuren. GKN Aerospace zal voor elke Ariane 6 raket vijf complexe sub-systemen bouwen -vier turbine assemblages en twee motoren die het vermogen leveren voor de waterstof en zuurstof brandstofsystemen.

De ruimtevaart business unit van GKN Aerospace in Trollhättan is al van bij de start -sinds 1974- in het Ariane programma betrokken. het Europese centre of excellence voor turbines en metaal nozzles bouwde al meer dan duizend verbrandingskamers en nozzles en meer dan 250 turbines voor de Ariane raket. << (Luc De Smet) (foto: GKN Aerospace)

ACHTERGROND
GKN plc is een globale engineering groep met drie divisies: GKN Aerospace, GKN Driveline en GKN Powder Metallurgy die actief zijn in de lucht- en ruimtevaart en automotive. De groep telt meer dan 58,000 medewerkers. De lucht- en ruimtevaart divisie -goed voor 18.000 medewerkers- is een tier 1 toeleverancier van structurele onderdelen, motorsystemen, kabelsystemen,… Het gebruikt daarbij ook composieten en additieve technieken.

Onlangs tekende GKN Aerospace een vijf jaar durend onderzoekscontract -goed voor 17,9 miljoen dollar- met het Amerikaanse U.S. Department of Energy’s (DOE) Oak Ridge National Laboratory (ORNL) om grotere structurele componenten voor vliegtuigen via additive manufacturing te fabriceren. Met dit contract zal GKN Aerospace gebruik maken van DOE’s Manufacturing Demonstration Facility (ORNL). Verwacht wordt dat additieve processen materiaalafval met 90% naar beneden kan halen en de productietijd kan halveren.

Het samenwerkingsakkoord focust op twee technologieën: Laser metal deposition met metaaldraad en Electron Beam Melting met metaalpoeder. Met de eerste laser metal deposition technologie wordt een metaaldraad met laser tot druppels neergesmolten om een component laag per laag op te bouwen (LMD-w). De partners willen een prototype machine ontwikkelen om complexe, middelgrote en grote structuren in titanium te bouwen voor vliegtuigen.

De tweede technologie zal electron beam melting (EBM) inzetten voor de bouw van kleine en middelgrote componenten. Men wil een bestaand proces tot wasdom brengen zodat het inzetbaar is voor grootschalige producties in de lucht/ruimtevaart. <<

Engineeringnet.be